一种在光照条件下制备金属硫化物量子点的方法与流程

文档序号:15466555发布日期:2018-09-18 19:26阅读:835来源:国知局

本发明属于量子点制备技术领域,具体涉及一种在光照条件下制备金属硫化物量子点的方法。



背景技术:

量子点又可称为半导体纳米晶体,是由Ⅱ-Ⅵ族或Ⅲ-Ⅴ族元素组成二元或三元的无机纳米粒子,量子点的颗粒大小一般为2-10nm,并且不同尺寸的量子点具有不同的能带宽度,当量子点的尺寸小于其激子的波尔半径时,量子点的电子和空穴被量子限域,原来连续的能带将变成分立能级结构,受激后可以发射出荧光。

量子点作为一种新型的纳米材料,从20世纪70年代末起就引起了研究者们的广泛地关注。与传统材料相比,量子点有许多独特的性质:1.荧光发射峰窄,并且成对称分布;2.荧光发光颜色可调;3.光学稳定性好;4.荧光寿命长,生物相容性好。同时,量子点由于本身的量子效应,使其具有独特的光学性质,当粒子的尺寸进入纳米级时,也会展现出不同于其他物质的独特的物理化学性质,例如:1.表面效应;2.量子尺寸效应;3.宏观量子隧道效应。量子点由于其本身具有这些独特的性质,使得量子点在生物医学领域,半导体发光器件(如LED)领域和太阳能电池等领域都具有非常可观的应用前景。

目前常见的制备量子点的方法主要有两种,一种是采用金属有机化合物在有机溶剂中制备量子点的有机合成法;另一种是在水相介质中直接合成的水相合成法。金属有机合成法就是在无水无氧的条件下,向主配体有机溶剂中注入金属有机化合物,在高温条件下反应合成量子点的方法。该方法合成的量子点分散性好,质量高,但是实验条件苛刻,原料毒性大,对实验人员存在危险且污染环境,并且,由于此方法合成的量子点水溶性较差,在生物应用方面也受到限制。水相合成法合成的量子点是以水为溶剂,较低温度下合成的,与有机合成法相比,水相合成条件更加温和,易控制,操作简单,成本低,合成的量子点水溶性、热稳定性好,适合大规模生产,然而其量子点存在生长速度较慢,颗粒表面缺陷增加,发光效率不高等缺点。



技术实现要素:

针对上述现有技术存在的问题,本发明提供一种在光照条件下制备金属硫化物量子点的方法,本方法制备的金属硫化物量子点大小在2-8nm左右,粒径均一,分散均匀,与传统的制备硫化物的方法相比,此方法简单易行,水溶性好,采用光照条件,绿色环保。该发明为操作简单,绿色无污染的水相合成量子点提供了新的途径,具有重要的理论和实际意义。

本发明的目的之一是提供一种在光照条件下制备金属硫化物量子点的方法。

本发明的目的之二是提供由上述方法制备得到的金属硫化物量子点。

为实现上述目的,具体的,本发明采用以下技术方案:

本发明的第一个方面,提供一种在光照条件下制备金属硫化物量子点的方法,所述方法包括:

将金属盐与含巯基有机小分子置于水中,在碱性、真空和光照条件下,反应生成金属硫化物量子点。

优选的,所述金属盐中金属离子与含巯基有机小分子摩尔比为1:1;

优选的,所述金属盐包括但不限于钯盐、镉盐、银盐、铂盐、铅盐、铜盐、铟盐;

进一步优选的,所述钯盐包括但不限于氯化钯、硝酸钯;

最优选的,所述钯盐为氯化钯;

优选的,所述含巯基有机小分子包括但不限于4-巯基苯甲酸(4-MBA)、2-巯基苯甲酸(2-MBA)、巯基乙酸(MPA)、巯基乙醇(ME);

进一步优选的,所述含巯基有机小分子为4-巯基苯甲酸;

优选的,所述碱性条件为通过向水中加入包括但不限于三乙醇胺、三乙胺或氢氧化钠实现;

优选的,所述光照条件,为光源为氙灯提供的全光光照;进一步优选,所述氙灯为300W;

优选的,一种在光照条件下制备金属硫化物量子点的方法,所述方法包括:

将氯化钯与4-巯基苯甲酸混合加入去离子水中,再加入三乙醇胺使其溶液呈碱性,抽真空后加全光光照,搅拌后即得;

进一步优选的,所述氯化钯与4-巯基苯甲酸的摩尔比是1:1;

进一步优选的,所述三乙醇胺与去离子水的体积比为1:10。

本发明的第二个方面,提供上述方法制备得到的金属硫化物量子点;所述金属硫化物量子点分散均匀,大小均一,粒径在2-8nm之间,晶格条纹清晰,结晶性良好。

本发明的有益效果:

本发明首次在光照条件下,利用金属盐与含巯基有机小分子反应生成金属硫化物量子点,制备的金属硫化物量子点粒径均一,分散均匀;同时与传统的制备硫化物的方法相比,此方法简单易行,水溶性好;引入光照作为合成硫化物量子点的条件,绿色环保;综上,本发明原料廉价易得,制备工艺简单,安全无污染,极具工业化生产和实际应用之价值。

附图说明

图1为本发明实施例1产物在不同放大倍数下的TEM图,其中,左图标尺(bar)长度为10nm;右图标尺(bar)长度为5nm;

图2为本发明实施例2产物在不同放大倍数下的TEM图,其中,左图标尺(bar)长度为20nm;右图标尺(bar)长度为10nm;

图3为本发明实施例3产物在不同放大倍数下的TEM图,其中,左图标尺(bar)长度为10nm;右图标尺(bar)长度为5nm;

图4为本发明实施例4产物在不同放大倍数下的TEM图,其中,左图标尺(bar)长度为5nm;右图标尺(bar)长度为2nm;

图5为本发明实施例5产物在不同放大倍数下的TEM图,其中,左图标尺(bar)长度为20nm;右图标尺(bar)长度为10nm;

图6为本发明实施例6产物在不同放大倍数下的TEM图,其中,左图标尺(bar)长度为20nm;右图标尺(bar)长度为2nm。

具体实施方式

应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

结合具体实例对本发明作进一步的说明,以下实例仅是为了解释本发明,并不对其内容进行限定。如果实施例中未注明的实验具体条件,通常按照常规条件,或按照销售公司所推荐的条件;在本发明没有特别限定,均可通过商业途径购买得到。

本发明的一个具体实施方式中,提供一种在光照条件下制备金属硫化物量子点的方法,所述方法包括:

将金属盐与含巯基有机小分子置于水中,在碱性、真空和光照条件下,反应生成金属硫化物量子点。

本发明的又一具体实施方式中,所述金属盐中金属离子与含巯基有机小分子摩尔比为1:1;

本发明的又一具体实施方式中,所述金属盐包括但不限于钯盐、镉盐、银盐、铂盐、铅盐、铜盐、铟盐;

本发明的又一具体实施方式中,所述钯盐包括但不限于氯化钯、硝酸钯;

本发明的又一具体实施方式中,所述钯盐为氯化钯;

本发明的又一具体实施方式中,所述含巯基有机小分子包括但不限于4-巯基苯甲酸(4-MBA)、2-巯基苯甲酸(2-MBA)、巯基乙酸(MPA)、巯基乙醇(ME);

本发明的又一具体实施方式中,所述含巯基有机小分子为4-巯基苯甲酸;

本发明的又一具体实施方式中,所述碱性条件为通过向水中加入三乙醇胺、三乙胺或氢氧化钠实现;

本发明的又一具体实施方式中,所述光照条件,为光源为氙灯提供的全光光照;更进一步优选的,所述氙灯为300W;

本发明的又一具体实施方式中,一种在光照条件下制备金属硫化物量子点的方法,所述方法包括:

将氯化钯与4-巯基苯甲酸混合加入去离子水中,再加入三乙醇胺使其溶液呈碱性,抽真空后加全光光照,搅拌后即得;

本发明的又一具体实施方式中,所述氯化钯与4-巯基苯甲酸的摩尔比是1:1;

本发明的又一具体实施方式中,所述三乙醇胺与去离子水的体积比为1:10。

本发明的又一具体实施方式中,提供上述方法制备得到的金属硫化物量子点;所述金属硫化物量子点分散均匀,大小均一,粒径在2-8nm之间,晶格条纹清晰,结晶性良好。

下面结合具体的实施例来进一步阐述本发明。

实施例1

将1mmol的PdCl2和1mmol的对巯基苯甲酸加入90ml去离子水中,再加入10ml三乙醇胺使溶液呈碱性,将体系抽真空,边搅拌边加全光光照(300W氙灯),一段时间后溶液颜色变为酒红色,即得到PdS量子点。

附图1为本实施例所得产物的TEM图,由图可知,该方法制得的PdS量子点均匀分散,大小均一,大小在2-8nm左右,晶格条纹清晰,结晶性良好。

实施例2

将1mmol的H2PtCl6.6H2O和1mmol的对巯基苯甲酸加入90ml去离子水中,再加入10ml三乙醇胺使溶液呈碱性,将体系抽真空,边搅拌边加全光光照(300W氙灯),一段时间后溶液颜色变为金黄色,即得到PtS量子点。

附图2为本实施例所得产物的TEM图。

实施例3

将1mmol的CdCl2和1mmol的对巯基苯甲酸加入90ml去离子水中,再加入10ml三乙醇胺使溶液呈碱性,将体系抽真空,边搅拌边加全光光照(300W氙灯),一段时间后溶液颜色变为黄色,即得到CdS量子点。

附图3为本实施例所得产物的TEM图。

实施例4

将1mmol的AgNO3和1mmol的对巯基苯甲酸加入90ml去离子水中,再加入10ml三乙醇胺使溶液呈碱性,将体系抽真空,边搅拌边加全光光照(300W氙灯),一段时间后溶液颜色变为红褐色,即得到Ag2S量子点。

附图4为本实施例所得产物的TEM图。

实施例5

将1mmol的CuCl和1mmol的对巯基苯甲酸加入90ml去离子水中,再加入10ml三乙醇胺使溶液呈碱性,将体系抽真空,边搅拌边加全光光照(300W氙灯),一段时间后溶液颜色变为蓝色,即得到Cu2S量子点。

附图5为本实施例所得产物的TEM图。

实施例6

将1mmol的InCl3和1mmol的对巯基苯甲酸加入90ml去离子水中,再加入10ml三乙醇胺使溶液呈碱性,将体系抽真空,边搅拌边加全光光照(300W氙灯),一段时间后溶液颜色变为白色,即得到In2S3量子点。

附图6为本实施例所得产物的TEM图。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。

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