有机相中合成CdTe纳米棒的方法
【专利摘要】本发明公开了一种有机相中合成CdTe纳米棒的方法，包括以下步骤：1）将Te置于单颈圆底烧瓶中，加入三辛基膦，在氮气的保护下，制得Te-TOP溶液；将Te-TOP溶液与油胺混合制得前驱体溶液；2）在三颈圆底烧瓶中加入体积比为1︰5-100的油酸和油胺，再加入CdO；在氮气的保护下，加热到280℃-310℃，注射入前驱体溶液，降温到230℃-260℃之间即可；本发明的方法能够在有机相中高效合成纳米棒长度在50-200nm之间、高晶度的CdTe纳米棒，适合推广。
【专利说明】有机相中合成CdTe纳米棒的方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种有机相中合成CdTe纳米棒的方法。
【背景技术】
[0003]无机半导体纳米棒，因为特殊的形状，电子能在纳米棒上定向传输，因此比球形纳米粒子更具有优越性，特别在纳米电子器件中具有很高的期望，比如提高有机无机杂化太阳能电池的光电转化效率等。因此发展合成具有较长长度(大于50nm)的无机半导体纳米棒，具有重要意义。
[0004]目前CdTe纳米材料的合成方法，主要分为水相法和有机相法，水相法制备的CdTe纳米材料主要应用于生命科学当中，用于光电器件中的CdTe纳米材料主要合成于有机相中。使用有机相法制备CdTe纳米材料，主要为高温有机金属化合物分解法、催化剂法和微乳法。
[0005]高温有机金属化合物分解法是一种非常优秀的制备高质量半导体纳米棒的方法，这个方法开创了半导体纳米粒子形貌控制的时代。但是使用这种方法制备的CdTe纳米棒的长度基本上在20nm左右，长度较短，在杂化太阳能电池中无法给电子提供直接的传输通道。
[0006]催化剂法也可以对CdTe纳米材料进行形貌控制，这种方法主要使用Bi化合物作为催化剂，合成一维OdTe纳米线,现在已经可以成功合成高质量的CdTe纳米线，具有很好的结晶度和均一性，所制备获得的CdTe纳米线长度可达几个微米，但是用这种方法可制备高质量的CdTe纳米线，却无法控制合成CdTe纳米棒。除此之外，Bi化合物的制备合成在这个方法中非常关键，高质量Bi化合物(催化剂)的合成比较困难，难以控制。
[0007]微乳法可制备CdTe纳米粒子，但是所制备得到的纳米粒子主要为球形，且均一性不如高温有机金属化合物分解法。对于粒子长度在50-200纳米之间的CdTe纳米棒却鲜有报道，对有机无机杂化太阳能电池来说，这个长度的纳米棒最为合适，最有可能给电子空穴提供直接的传输通道。因此研究发展新的合成方法制备这个范围内的高晶度的CdTe纳米棒对杂化太阳能电池能量转化效率的提高具有重要的意义。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点:提供一种纳米棒长度在50-200 nm之间、高晶度、在有机相中合成CdTe纳米棒的方法。
[0009]本发明的技术解决方案如下:一种有机相中合成CdTe纳米棒的方法，包括以下步骤:
I)前驱体溶液的配制:将Te置于单颈圆底烧瓶中，加入三辛基膦(Τ0Ρ)，在N2保护下加热到240°C _300°C连续反应8-10小时，待溶液中的Te固体完全消失，制得Te-TOP溶液；在氮气的保护下，将Te-TOP溶液与油胺(OLAM)混合制得Te-TOP-OLAM前驱体溶液；
2)在三颈圆底烧瓶中加入体积比为1: 5-100的油酸和油胺，再加入CdO;在氮气的保护下，加热到280-310 °C，溶液变澄清，在280-310 °C时，注射入步骤I)中制备的前驱体溶液，溶液立刻变成棕色，降温到230°C _260°C之间，让半导体晶体长大，20 s-15 min后即可得到长度范围在50-200 nm之间的CdTe纳米棒。
[0010]在步骤I)中，Te-TOP溶液与油胺的体积比为:1: 7-50。
[0011]所述Te-TOP溶液中Te的浓度为0.2-1.5 mol/L。
[0012]作用优选，所述Te-TOP溶液中Te的浓度为0.7 mol/L。
[0013]在步骤2)中，CdO的加入量为每毫升油胺0.0013 mmol-0.02 mmol。
[0014]作为优选，在步骤2)中，CdO的加入量为每毫升油胺0.01 mmol ο
[0015]在步骤2)中，前驱体溶液与油胺的体积比为1: 2.5-20。
[0016]本发明的有益效果是:现有的在有机相中合成的CdTe纳米棒通常情况下最大只能达到20-30 nm左右，对很多光电纳米器件来说长度太短，不利用发挥纳米棒的特殊的高效电子传输性能，比如在有机无机杂化太阳能电池中，电池活性层的厚度远远大于20-30nm,因此，制备长度在50-200 nm之间的CdTe纳米棒能够为新型光电器件提供更好的电子传输性能，本发明的方法能够在有机相中高效合成纳米棒长度在50-200 nm之间、高晶度的CdTe纳米棒,适合推广。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例1制得的CdTe纳米棒电镜图。
[0018]图2为本发明实施例2制得的CdTe纳米棒电镜图。
[0019]图3为本发明实施例3制得的CdTe纳米棒电镜图。
[0020]图4为本发明实施例5制得的CdTe纳米棒电镜图。
【具体实施方式】
[0021]下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。
[0022]实施例一
O前驱体溶液的配制:将0.8932g Te (碲)置于25ml单颈圆底烧瓶中，加入10 ml三辛基膦(Τ0Ρ)，在N2保护下加热到250 1:连续反应8-10小时，待溶液中的Te固体完全消失，得到Te浓度为0.7 mol/L的Te-TOP溶液；在氮气的保护下，取0.071 ml Te-TOP溶液溶于2 ml油胺中制得前驱体溶液；
2)在50 ml三颈圆底烧瓶中加入0.013 mmol CdOUO ml油胺、2000 μ I油酸，氮气保护下，加热到300 °C，溶液变澄清，注射入准备好的前驱体溶液2 ml，其中含有0.05 mmolTe,溶液立刻变成棕色，降温到230 0C -260 °C之间，让半导体晶体长大，5 min后即可制得长度在50-100 nm之间的CdTe纳米棒。
[0023]实施例二
I)前驱体溶液的配制:将0.8932g Te (碲)置于25 ml单颈圆底烧瓶中，加入10 ml三辛基膦(Τ0Ρ)，在N2保护下加热到250 1:连续反应8-10小时，待溶液中的Te固体完全消失，得到Te浓度为0.7 mo I/L的Te-TOP溶液；在氮气的保护下，取0.071 ml Te-TOP溶液溶于2 ml油胺中制得前驱体溶液；
2)在50ml三颈圆底烧瓶中加入0.10 mmol CdO (氧化镉)、10 ml油胺、200 μ I油酸，氮气保护下，加热到300 °C，溶液变澄清，注射入准备好的前驱体溶液2 ml，其中含有0.05mmolTe，溶液立刻变成棕色，降温到230 °C -260 °C之间，让半导体晶体长大，5 min后即可制得长度在100-200 nm之间的CdTe纳米棒。
[0024]实施例三
O前驱体溶液的配制:将0.8932g Te (碲)置于25 ml单颈圆底烧瓶中，加入1ml三辛基膦(Τ0Ρ)，在N2保护下加热到250 1:连续反应8-10小时，待溶液中的Te固体完全消失，得到Te浓度为0.7 mo I/L的Te-TOP溶液；在氮气的保护下，取0.071 ml Te-TOP溶液溶于2 ml油胺中制得前驱体溶液；
2)在50ml三颈圆底烧瓶中加入0.013 mmol CdO (氧化镉)、1ml油胺、800 μ I油酸，氮气保护下，加热到300 °C，溶液变澄清，注射入准备好的前驱体溶液2 ml，其中含有0.05mmolTe，溶液立刻变成棕色，降温到230°C _260°C之间，让半导体晶体长大，120 s后即可制得长度为50-100 nmCdTe纳米棒。
[0025]实施例四
1)前驱体溶液的配制:将0.8932g Te (碲)置于25 ml单颈圆底烧瓶中，加入10 ml三辛基膦(Τ0Ρ)，在N2保护下加热到250 1:连续反应8-10小时，待溶液中的Te固体完全消失，得到Te浓度为0.7 mo I/L的Te-TOP溶液；在氮气的保护下，取0.29 mlTe-T0P溶液溶于2ml油胺中制得前驱体溶液；
2)在50ml三颈圆底烧瓶中加入0.05 mmol CdO (氧化镉)、10 ml油胺、200 μ I油酸，氮气保护下，加热到300 °C，溶液变澄清，注射入准备好的前驱体溶液2 ml，其中含有0.20mmolTe，溶液立刻变成棕色，降温到230°C _260°C之间，让半导体晶体长大，5 min后即可制得长度在50-100纳米之间的CdTe纳米棒。
[0026]实施例五
1)前驱体溶液的配制:将0.8932g Te (碲)置于25 ml单颈圆底烧瓶中，加入10 ml三辛基膦(TOP)，在N2保护下加热到250°C连续反应8-10小时，待溶液中的Te固体完全消失，得到Te浓度为0.7 mo I/L的Te-TOP溶液；在氮气的保护下，取0.14 ml Te-TOP溶液溶于2 ml油胺中制得前驱体溶液；
2)在50ml三颈圆底烧瓶中加入0.05mmol CdO (氧化镉)、10 ml油胺、100 μ I油酸，氮气保护下，加热到300 °C，溶液变澄清，注射入准备好的前驱体溶液2 ml，其中含有0.10mmolTe，溶液立刻变成棕色，降温到230 °C -260 °C之间，让半导体晶体长大，20 s后即可制得长度在50-200 nm之间的CdTe纳米棒。
[0027]以上仅是本发明的特征实施范例，对本发明保护范围不构成任何限制。凡采用同等交换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。
【权利要求】
1.一种有机相中合成CdTe纳米棒的方法，其特征在于:包括以下步骤: O前驱体溶液的配制:将Te置于单颈圆底烧瓶中，加入三辛基膦，在N2保护下加热到2400C _300°C连续反应8-10小时，待溶液中的Te固体完全消失，制得Te-TOP溶液；在氮气的保护下，将Te-TOP溶液与油胺混合制得前驱体溶液； 2)在三颈圆底烧瓶中加入体积比为1: 5-100的油酸和油胺，再加入CdO;在氮气的保护下，加热到280°C -310°C，溶液变澄清，在280°C _310°C时，注射入步骤I)中制备的前驱体溶液，溶液立刻变成棕色，降温到230°C _260°C之间，让半导体晶体长大，20s-15min后即可得到长度范围在50nm-200nm之间的CMTe纳米棒。
2.根据权利要求1所述的有机相中合成CdTe纳米棒的方法，其特征在于:在步骤I)中，Te-TOP溶液与油胺的体积比为:1: 7-50。
3.根据权利要求1所述的有机相中合成CdTe纳米棒的方法，其特征在于:所述Te-TOP溶液中Te的浓度为0.2-1.5mol/L。
4.根据权利要求3所述的有机相中合成CdTe纳米棒的方法，其特征在于:所述Te-TOP溶液中Te的浓度为0.7mol/L。
5.根据权利要求1所述的有机相中合成CdTe纳米棒的方法，其特征在于:在步骤2)中，CdO的加入量为每毫升油胺0.001 3mmo1 -0.02mmol。
6.根据权利要求5所述的有机相中合成CdTe纳米棒的方法，其特征在于:在步骤2)中，CdO的加入量为每晕升油胺0.0lmmolo
7.根据权利要求1所述的有机相中合成CdTe纳米棒的方法，其特征在于:在步骤2)中，前驱体溶液与油胺的体积比为1: 2.5-20。
【文档编号】B82Y40/00GK104386656SQ201410596992
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】金小平, 方烨汶, 陆智炎 申请人:浙江医药高等专科学校