一種CdSeCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于量子點的制備領(lǐng)域，具體涉及一種CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]量子點材料的性能除了與其化學(xué)組成有關(guān)外，還與其顆粒的尺寸大小及分布的均一性、顆粒的結(jié)晶性等有關(guān)。目前，量子點的制備方法主要有微乳液法、水熱法、沉淀法等，其中微乳液法是最常用的方法，其裝置簡單、易操作、產(chǎn)物粒徑均一，通過調(diào)整微乳液的組成，可簡便而有效地控制產(chǎn)物的大小。然而，單純的微乳液法制備的納米粒子結(jié)晶性較差，存在較多的缺陷，這些缺陷成為非輻射復(fù)合中心，影響了納米半導(dǎo)體的光電性能。水熱法是一種常見的制備納米材料的方法，它具有粒子純度高和結(jié)晶度高的優(yōu)點，但是產(chǎn)物粒子的大小不易控制，均一性較差。另外，目前核殼結(jié)構(gòu)量子點材料的制備，不管是微乳液法還是其它方法，一般是先制備出核粒子，再加入生成殼層的反應(yīng)物，進行殼層的沉積生長，這種方法難以避免核粒子的團聚，因而產(chǎn)物的單分散性較差，結(jié)晶度也不好。這些都影響了量子點的相關(guān)性能的發(fā)揮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點的制備方法。本發(fā)明采用微乳液法和水熱處理法相結(jié)合，制得尺寸小且均一、晶化程度高、單分散性好的CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點的制備方法:先在含有硫脲、砸源和過量Cd2+離子的微乳體系中合成出核粒子CdSe，然后將此反應(yīng)體系進行水熱處理，利用硫脲分解產(chǎn)生的S2 一在CdSe表面外延生長出一層CdS，形成CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點。
[0005]所述的CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點的制備方法，采用一次性加料，兩階段反應(yīng)，第一階段是核粒子CdSe的生成，反應(yīng)條件為氮氣保護下30°C下恒溫反應(yīng)10分鐘，第二階段是殼層CdS的生成，采用水熱處理，反應(yīng)條件為密封80 °C下反應(yīng)12 ho
[0006]所述的CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點的制備方法，具體步驟為:
I)核粒子CdSe的制備:
a.稱取0.016g砸粉和0.08 g KBH4,加入到2 mL二次去離子水中，在氮氣保護下反應(yīng)20 min左右，得到KHSe水溶液；
b.配制兩種微乳液，微乳液1:8.1mL環(huán)己燒、6 mL吐溫80、9 mL正己醇、0.6 mL 0.2~
0.3 M硝酸鎘和0.4 M硫脲的水溶液;微乳液2:8.1 mL環(huán)己烷、6 mL吐溫80、9 mL正己醇、0.6mL 0.1 M KHSe水溶液;
c.將兩份微乳液置于30°C的恒溫水浴鍋中，并在氮氣保護下攪拌30min至澄清透明后，于攪拌下將微乳液2逐滴加入到微乳液I中，控制滴加速度為每秒兩滴，整個過程均處于氮氣保護下，反應(yīng)10 min后得到穩(wěn)定的含CdSe量子點的微乳液；
2)殼層CdS的生長:將含CdSe量子點的微乳液倒入到100 mL帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，封蓋后于80 °C下反應(yīng)12 h后，離心分離，棄上清液，將所得磚紅色沉淀用無水乙醇反復(fù)洗滌3次，于60 °C下真空干燥，得到CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點產(chǎn)物粉末。
[0007]一種如上任一項所述的制備方法制得的CdSe@CdS核殼結(jié)構(gòu)量子點，在太陽能電池、發(fā)光器件和光學(xué)生物標記中均有應(yīng)用。
[0008]本發(fā)明的有益效果在于:
1)本發(fā)明綜合利用了微乳液法和水熱法的優(yōu)點，采用一次性加料，兩階段反應(yīng)，而且這種“一鍋式”的兩階段反應(yīng)與常規(guī)的兩次投料、兩階段反應(yīng)方法相比，能利用硫脲對第一階段生成的CdSe核粒子的包裹作用，提高核粒子乃至最終的核殼結(jié)構(gòu)粒子的單分散性、減小產(chǎn)物粒徑；
2)本發(fā)明得到的CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點尺寸小且均一、晶化程度高，通過改變微乳液的組成和反應(yīng)條件可靈活控制粒子的尺寸;并且制備工藝簡單、操作方便。
【附圖說明】
[0009]圖1和圖2為利用本發(fā)明制備的CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點的不同分辨率透射電鏡照片，由圖可以看出，產(chǎn)物的粒徑均一，約為7nm ；
圖3為利用本發(fā)明制備的CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點的動態(tài)光散射粒度分布圖，顯示產(chǎn)物的粒徑主要分布在7nm左右；
圖4為利用本發(fā)明制備的不同核-殼比例的CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點的粉末衍射圖，CdSeOCdS衍射峰的位置和CdSe的譜圖基本一致，只是隨著殼層CdS比例的增加，峰位置逐漸往CdS的峰位置偏移。衍射譜圖的這種漸變現(xiàn)象說明CdS并非大量地獨立成核并生長，而是外延生長于CMSe納米晶表面，形成核殼結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0010]本發(fā)明用下列實施例來進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于下列實施例。
[0011]實施例1
所述的CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點的制備方法，具體步驟為:
1)核粒子CdSe的制備:
a.稱取0.016g砸粉和0.08 g KBH4，加入到2 mL二次去離子水中，在氮氣保護下反應(yīng)20 min左右，得到KHSe水溶液；
b.配制兩種微乳液，微乳液1:8.1mL環(huán)己燒、6 mL吐溫80、9 mL正己醇、0.6 mL 0.3 M硝酸鎘和0.4 M硫脲的水溶液;微乳液2:8.1 mL環(huán)己烷、6 mL吐溫80、9 mL正己醇、0.6 mL0.1 M KHSe水溶液;
c.將兩份微乳液置于30°C的恒溫水浴鍋中，并在氮氣保護下攪拌30min至澄清透明后，于攪拌下將微乳液2逐滴加入到微乳液I中，控制滴加速度為每秒兩滴，整個過程均處于氮氣保護下，反應(yīng)10 min后得到穩(wěn)定的含CdSe量子點的微乳液；
2)殼層CdS的生長:將含CdSe量子點的微乳液倒入到100mL帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，封蓋后于80 °C下反應(yīng)12 h后，離心分離，棄上清液，將所得磚紅色沉淀用無水乙醇反復(fù)洗滌3次，于60 °C下真空干燥，得到核/殼摩爾比為1:2的CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點產(chǎn)物粉末。
[0012]實施例2
流程同例I，但微乳液I的水相組成改為:0.6 mL 0.2 M硝酸鎘和0.4 M硫脲的水溶液，得到核/殼摩爾比為1:1的CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點。
[0013]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項】
1.一種CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點的制備方法，其特征在于:先在含有硫脲、砸源和過量Cd2+離子的微乳體系中合成出核粒子CdSe，然后將此反應(yīng)體系進行水熱處理，在CdSe表面外延生長出一層CdS，形成CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點的制備方法，其特征在于:核粒子CdSe的合成條件為:氮氣保護下30 0C下恒溫反應(yīng)10分鐘；水熱處理的條件為:密封條件下，80°C反應(yīng) 12 ho3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點的制備方法，其特征在于:所述制備方法的具體步驟為: 1)核粒子CdSe的制備: a.稱取0.016g砸粉和0.08 g KBH4，加入到2 mL二次去離子水中，在氮氣保護下反應(yīng)20 min左右，得到KHSe水溶液； b.配制兩種微乳液，微乳液1:8.1mL環(huán)己燒、6 mL吐溫80、9 mL正己醇、0.6 mL 0.2~0.3 M硝酸鎘和0.4 M硫脲的水溶液;微乳液2:8.1 mL環(huán)己烷、6 mL吐溫80、9 mL正己醇、0.6mL 0.1 M KHSe水溶液; c.將兩份微乳液置于30°C的恒溫水浴鍋中，并在氮氣保護下攪拌30min至澄清透明后，于攪拌下將微乳液2逐滴加入到微乳液I中，控制滴加速度為每秒兩滴，整個過程均處于氮氣保護下，反應(yīng)10 min后得到穩(wěn)定的含CdSe量子點的微乳液； 2)殼層CdS的生長:將含CdSe量子點的微乳液倒入到100mL帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，封蓋后于80 °C下反應(yīng)12 h后，離心分離，棄上清液，將所得磚紅色沉淀用無水乙醇反復(fù)洗滌3次，于60 °C下真空干燥，得到CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點產(chǎn)物粉末。4.一種如權(quán)利要求1-3任一項所述的制備方法制得的CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點。5.—種如權(quán)利要求4所述的CdSeOCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點在太陽能電池、發(fā)光器件和光學(xué)生物標記中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明屬于量子點的制備領(lǐng)域，具體涉及一種CdSeCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點的制備方法。先在含有硫脲、硒源和過量Cd2+離子的微乳體系中合成出CdSe量子點，然后將此反應(yīng)體系進行水熱處理，利用硫脲分解產(chǎn)生的S2-在CdSe表面外延生長出一層CdS，形成CdSeCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點。本發(fā)明采用微乳液法和水熱處理法相結(jié)合，一步加料，兩階段反應(yīng)，制得尺寸小且均一、粒度易于控制、晶化程度高、單分散性好的CdSeCdS核殼結(jié)構(gòu)量子點。工藝操作簡便，對設(shè)備要求低。
【IPC分類】C09K11/88, B82Y20/00, C09K11/02
【公開號】CN105586028
【申請?zhí)枴緾N201610135095
【發(fā)明人】沈水發(fā), 萬思, 李玲
【申請人】福州大學(xué)
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2016年3月10日