具有高紫外摩尔吸光系数的硫化锌量子点及其制备方法与流程

本发明属于紫外光电纳米材料技术领域，具体涉及一种硫化锌量子点及其制备方法。

背景技术：

紫外探测技术是一项在工业中应用广泛的探测技术，尤其在火焰与弧光探测、环境监测、空间预警、飞行器制导等诸多方面。由于臭氧层的吸收太阳辐射波长200-280nm，此波段的电子辐射不能到达对流层，所以称为日盲区。针对日盲波段的紫外探测器，可排除太阳辐射的影响，于是背景噪声很小。近年来，随着新型半导体材料的发展，宽禁带半导体紫外探测材料逐渐成为研究热点。

硫化锌(zns)室温下禁带宽度为3.6ev(立方闪锌矿)和3.7ev(六方纤锌矿)，激子束缚能约为40mev，原理上是制作紫外探测器的良好材料。对于zns量子点，由于量子约束效应，禁带宽度随着尺寸的减小而提高。zns量子点的紫外吸收峰值可通过尺寸调控在280nm以内，可用于日盲紫外波段，作为可印刷式材料应用于日盲紫外光电探测器中。

目前纳米zns主要用于可见光波段的荧光粉(通过掺杂)，以及包覆其他量子点(如cds、cdse)，而很少作为单体材料应用在紫外探测器中。

技术实现要素：

本发明为了使zns应用于日盲紫外光电探测，提供了一种具有高紫外摩尔吸光系数的zns量子点制备方法。该溶液法方法工艺简单，得到的zns量子点直径小、粒径分布均匀、分散性好。

实现本发明目的的技术解决方案是：

一种具有高紫外摩尔吸光系数的zns量子点，所述量子点的具体制备步骤如下：

a.二水乙酸锌与乙醇在70℃温度下通过搅拌溶解，配制质量百分比浓度为2.5％的乙醇溶液。

b.硫代乙酰胺与乙醇在0℃温度下通过超声溶解，配制质量百分比浓度为1.4％的乙醇溶液。

c.在60℃恒定温度强力搅拌下，将上述硫代乙酰胺溶液与乙酸锌溶液混合，搅拌保持时间5分钟到3小时，可通过控制生长时间调整zns量子点的尺寸。

d.加入正庚烷，离心析出。再次加入正庚烷/乙醇混合溶液(体积比例4:1)，溶解后再次离心，干燥后重新溶入乙醇中保存。

与现有技术相比，其显著优点是：本发明所制备zns量子点具有较高的摩尔吸光系数，制备工艺非常的简单。所制备的zns量子点，直径在2nm附近。

附图说明

图1为根据实施例1产物的x射线衍射(xrd)谱图。

图2是实施例1产物通过透射电镜(tem)拍摄的图片。

图3为实施例1和实施例2产物的吸收光谱。

图4为实施例1和实施例2产物的光致激发光谱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1

称量2.0g二水乙酸锌与100ml乙醇，在70℃温度下通过搅拌溶解。称量0.75g硫代乙酰胺与50ml乙醇，在0℃温度下通过超声溶解。把上述乙酸锌乙醇溶液和硫代乙酰胺乙醇溶液混合，并在60℃温度下混合搅拌保持5分钟。在反应溶液中加入正庚烷，通过离心(离心力>5206×g)析出量子点后，加入体积比例4:1的正庚烷与乙醇混合溶液，通过超声溶解后再次离心，烘干，最后溶入20ml乙醇形成悬浮液。

图1为实施例1得到样品的原始x射线衍射谱，可见衍射峰的半高宽(fwhm)较宽，表明其晶粒很小。特征峰的位置和强度比例与jcpds卡号05-0566基本一致，分别对应立方闪锌矿结构zns的(111)、(221)和(311)晶面，由谢乐公式估算此zns量子点的平均直径为1.7nm。图2为此zns量子点在碳网上拍摄的透射电镜照片，可见其粒度均匀、分散性较好，平均直径约为2.2nm，比通过xrd结果计算的稍大。

通过紫外可见分光光度计测得此zns量子点悬浮液的吸收光谱，横坐标的波长换算成电子伏特、纵坐标换算成摩尔吸光系数的平方后，见图3中的曲线1。取吸收边的切线，得到截距可估算出禁带宽度为4.23ev。可见其在日盲紫外波段(波长≤280nm)摩尔吸光系数>7.7×10²l·mol^-1·cm^-1。此zns量子点对于390nm的光致激发光谱的最大值波长为282nm，也就是说激子能量约为4.39ev，如图4中的曲线1所示。

实施例2

将实施例1中乙酸锌乙醇溶液和硫代乙酰胺乙醇溶液的混合搅拌生长时间改为3小时，可以得到禁带宽度4.01ev，日盲紫外波段摩尔吸光系数>9.4×10²l·mol^-1·cm^-1。但是对于波长>280n的紫外光也有一定吸收。其吸收光谱和光致激发光谱见图3、4中的曲线2。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种具有高紫外摩尔吸光系数的硫化锌量子点及其制备方法。其制备步骤如下：将70℃的乙酸锌乙醇溶液与0℃的硫代乙酰胺乙醇溶液混合，在60℃恒定温度强力搅拌下，通过控制生长时间调整ZnS量子点的尺寸。提纯过程，加入正庚烷，离心析出。再次加入正庚烷/乙醇混合溶液(体积比例4:1)，溶解后再次离心，干燥得到产物，可悬浮于乙醇中以用于喷涂、印刷工艺。与现有技术相比，其显著优点是：本发明所制备ZnS量子点具有较高的摩尔吸光系数，制备工艺非常的简单。所制备的ZnS量子点，直径在2nm附近。禁带宽度可达4.23eV，可用于日盲紫外光电探测。

技术研发人员：匡文剑;刘向;徐林华;郑改革;咸冯林;刘玉柱;赖敏
受保护的技术使用者：南京信息工程大学
技术研发日：2017.07.05
技术公布日：2017.10.20