专利名称：一种发射蓝光的硒化镉量子点粉末的合成方法
技术领域：
本发明涉及一种发射蓝光的硒化镉量子点粉末的合成方法，合成产物为水溶性发射蓝光 硒化镉量子点粉末，属纳米无机化合物半导体材料制造工艺技术领域。
背景技术：
量子点主要由ii-vi或m-v族元素组成,它具有尺寸依赖的电学和光学性能。它在很多
领域有广泛的应用，比如发光二极管(LED),非线性光学设备，太阳能电池，生命科学等领 域。CdSe量子点由于其发射波长覆盖整个可见光区，成为目前研究最多的一种量子点。过去 的十几年，科学家们开发出多种合成CdSe量子点的方法。
常用的制备CdSe量子点的方法有双相水热界面反应、聚合物辅助方法、特定溶液的超 声辐照、反胶束微乳法等。但存在着工艺复杂，制备时间长，需要高温高压，所用原料有毒 等缺点。用电子束辐照技术制备纳米材料是一种新颖的方法，其制备过程简单、快速，所需 原料低毒易得，产物性能良好，是一种绿色高效的合成方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种水溶性发射蓝光硒化镉量子点粉末的电子束辐照合成方法。 本发明采用下述的技术方案来实现。
一种发射蓝光的硒化镉量子点粉末的合成方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤
a. 首先，用电子天平称取一定量的二水合醋酸镉和乙二胺四乙酸二钠(EDTA)，将其溶于蒸 馏水中，使溶液中镉离子浓度与乙二胺四乙酸二钠(EDTA)摩尔浓度比为l: 3 1: 5， 搅拌混合均匀；然后加入亚硒酸钠，使其与镉离子的摩尔浓度比为1: 1 1: 2，搅拌混 合制成无色透明的溶胶，然后用lmol/L的NaOH溶液调节pH值为8 9，再加入异丙醇 作为氧化性自由基OH 清除剂，其加入量为6~10ml/100ml，再将溶液充分搅拌混匀；
b. 将盛有上述配制好的混合溶液的密封容器放置于2.5MeV、 6 7mA的电子加速器产生的 电子束辐照下进行辐照处理，其辐照剂量为14 42Mrad，辐照反应时间为7 21分钟；
c. 然后将辐照后的产物旋蒸浓縮，透析，再用高速离心机离心分离，分离后的固体再用乙醇 洗涤多次，以去除其中未反应的离子以及过量的乙二胺四乙酸二钠；
d. 将上述固体放在真空干燥箱中干燥，温度为60 8(TC，烘干时间为7 12小时，最终得 到白色的纳米硒化镉粉末，即为硒化镉量子点粉末。
本发明通过使用电子加速器产生的电子束作为辐射源来制备纳米晒化镉量子点，在辐射 合成过程中无污染， 一步合成水溶性好、能发射蓝光的CdSe量子点。本发明方法工艺简单,无任何中间产物，操作方便，可以实现工业化生产。利用本发明方法制备出的纳米CdSe量子 点可以用于生物荧光标记及光催化领域。
本发明的制备过程中，将乙二胺四乙酸二钠作为螯合剂，可使CdSe量子点表面包覆一 层EDTA，形成CcP-EDTA络合层，不仅阻止纳米粒子之间相互聚集，而且减少了其表面缺 陷引起的缺陷态发光而得到更多激子态的发光，从而使电子和空穴能够有效的直接发光。调 节溶液PH值为8 9，使溶液呈弱碱性，有利于EDTA与CcP+的络合。加入异丙醇的作用是 清除OH，氧化性自由基。
本发明方法的优点是可以在常温常压下不使用任何催化剂就能进行操作，且制备过程 只需十几分钟的时间，非常快速简单；另外，由于电子束由电子加速器产生、电子加速器关 闭、电子束立即消失，故安全性好，无污染，有利于环保。
图1为电子束辐射法制备的CdSe量子点粉末的XRD图谱，图中横坐标为角度单位(° )， 说明合成产物为闪锌矿型CdSe粉末。
具体实施例方式
现将本发明的具体实施例叙述于后。 实施例l
本实施例的具体制备步骤如下
a. 首先，用电子天平称取一定量的二水合醋酸镉和乙二胺四乙酸二钠(EDTA)，将其溶于 蒸馏水中，使其中镉离子浓度与EDTA摩尔浓度比为1: 3，搅拌混合均匀；然后加入亚 硒酸钠，使其与镉离子的摩尔浓度比为1: 1，搅拌混合制成无色透明的溶胶，然后用 NaOH (lmol/L)溶液调节pH值为9，再加入异丙醇作为氧化性自由基0H 清除剂，其 加入量为6ml/100ml，再将溶液充分搅拌混匀；
b. 将上述盛有配制好的混合溶液的密封容器放置于2. 5MeV、 7mA的电子加速器产生的电子 束辐照下进行辐照处理，其辐照剂量为14、 28、 42Mrad，辐照反应时间分别为10、 20、 30分钟，这几种条件最终所得粉末的性能差不多；
c. 然后将辐照后的产物旋蒸浓缩，透析，再用高速离心机离心分离，分离后的固体再用乙 醇洗涤多次，以去除其中未反应的离子以及过量的乙二胺四乙酸二钠；
d. 将反应生成物放在真空干燥箱中干燥，温度为7(TC，烘干时间为12小时，最终得到白 色的纳米硒化镉粉末，即为硒化镉量子点粉末。
上述实施例中所制得的样品，用仪器进行各项特性测试，其测试情况及其结果如下1、 用X射线衍射分析(XRD)，从衍射峰值可以确定所制备的白色粉末为纳米硒化镉。
2、 利用原子力显微镜(AFM)，透射电子显微镜(TEM)，高倍透射电子显微镜(HRTEM) 对颗粒的形貌及大小进行观察，可见到所制备的纳米硒化镉为颗粒状，单分散性好，无团聚 现象，其平均粒径为2.5nm。
3、 通过紫外可见分光光度计测试材料的光学性能，算得CdSe纳米晶的禁带宽度为2.78 eV，明显大于块状CdSe的禁带宽度(1.70eV)，显示了纳米材料的量子尺寸效应。
4、 通过荧光分光光度计分析仪测试样品的光学性能，CdSe在350nm的激发波长下发射 蓝光，荧光量子产率高达21.63%，又由于产物具有极好的水溶性，利用这种荧光特性可以用 于制造生物荧光探针。
权利要求
1.一种发射蓝光的硒化镉量子点粉末的合成方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤a.首先，用电子天平称取一定量的二水合醋酸镉和乙二胺四乙酸二钠，将其溶于蒸馏水中，使溶液中镉离子浓度与乙二胺四乙酸二钠的摩尔浓度比为1∶3～1∶5，搅拌混合均匀；然后加入亚硒酸钠，使其与镉离子的摩尔浓度比为1∶1～1∶2，搅拌混合制成无色透明的溶胶，然后用1mol/L的NaOH溶液调节pH值为8～9，再加入异丙醇作为氧化性自由基OH·清除剂，其加入量为6～10ml/100ml，再将溶液充分搅拌混匀；b.将盛有上述配制好的混合溶液的密封容器放置于2.5MeV、6～7mA的电子加速器产生的电子束辐照下进行辐照处理，其辐照剂量为14～42Mrad，辐照反应时间为7～21分钟；c.然后将辐照后的产物旋蒸浓缩，透析，再用高速离心机离心分离，分离后的固体再用乙醇洗涤多次，以去除其中未反应的离子以及过量的乙二胺四乙酸二钠；d.将上述固体放在真空干燥箱中干燥，温度为60～80℃，烘干时间为7～12小时，最终得到白色的纳米硒化镉粉末，即为硒化镉量子点粉末。
全文摘要
本发明涉及一种发射蓝光的硒化镉量子点粉末的合成方法，属纳米无机化合物半导体材料制造工艺技术领域。以二水合醋酸镉和亚硒酸钠为原料，乙二胺四乙酸二钠为螯合剂，在弱碱性的水溶液中，利用电子束辐照的方式合成了硒化镉量子点，产物经分离，得到了硒化镉量子点粉末。本发明所制备的硒化镉粉末具有极好的水溶性，单分散性好，大小均一，平均粒径为3nm，并发射蓝光，具有良好的荧光特性，可用于制作生物荧光探针。
文档编号C01B19/00GK101585517SQ20091005388
公开日2009年11月25日 申请日期2009年6月26日 优先权日2009年6月26日
发明者刘岩岩, 吴明红, 方耀国, 珍 李, 潘登余 申请人:上海大学