专利名称：碲化镉量子点的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种碲化镉量子点的制备方法。
背景技术：
由于尺寸效应，II-VI族半导体量子点(QDs)显示了的独特光学性质，因此从基础理论研究的角度和从实际应用的角度都引起了人们极大的兴趣。在过去二十年的时间里，人们发展了很多种合成方法来制备量子点。然而，归结起来CdTe量子点的制备不外两种方式高温有机相反应(参见莫瑞等，《美国化学会志》，1993年第115卷8706页(C.B.Murray，et al，J.Am.Chem.Soc.，1993，Vol.115，8706))和较低温度下的水相反应(一般以硫醇为保护剂)(参见张浩等，《先进材料》，2003年第15卷1712页(H.Zhang，et al，Adv.Mater.，2003，Vol.15，1712))。一般来说，后一种水相方法由于使用水做反应介质，因而生产成本较低，毒性较小，表面电荷和表面性质高度可调，且易引入不同的官能团，因此成为量子点合成的重要方法之一。然而，目前水相合成碲化镉量子点的方法都以预先合成的H2Te或NaHTe为碲源，这些碲源容易被空气中的氧气氧化，所以需要使用真空线技术(Schlenk line)；而且这些合成好的碲源需要立即使用，不能储存，这样就给CdTe量子点的制备带来许多困难。
发明内容
本发明的目的是提出一种新的碲化镉水相合成法，本方法采用亚碲酸盐为碲源以克服现有的以H2Te或NaHTe为碲源的水相合成法的缺点。
本发明的步骤和条件为碲源采用亚碲酸盐如Na2TeO3或K2TeO3，镉源选择CdCl2、CdSO4或Cd(NO3)2，包裹剂为巯基化合物L-半胱氨酸、硫代苹果酸或巯基丙酸。镉源、碲源和柠檬酸钠之间的摩尔比为10∶1～10∶21，巯基化合物与镉的摩尔比为2.56～4.16∶1；硼氢化钠与混合反应液中水的重量比为1∶1000。
在搅拌下，于反应器中按配比加入镉源、二水合柠檬酸三钠、碲源和巯基化合物，最后加入硼氢化钠，待溶液变为浅绿色后，在反应器上端加一个冷凝管，然后把溶液迅速加热至100℃，当溶液沸腾时开始计时，回流3/4～12h后得到2.0～5.0nm的CdTe量子点。
本发明的特点是以容易保存的商品化工原料亚碲酸盐为碲源来合成碲化镉，避免了H2Te的现场制备以及H2Te或NaHTe容易被空气中的氧气氧化的的缺点。用这种方法来合成碲化镉不需隔绝空气，反应可在敞开体系中进行，因而不需要使用真空线设备，很大程度地简化了实验操作。通过控制回流时间的长短可以控制所制备的CdTe量子点粒径的大小。使用这种方法可以制得2.0～5.0nm、发射谱半峰宽为40～60nm、荧光量子产率为10～50％的高质量的碲化镉量子点，反应重复性很高，成本低，对环境污染较小。该方法简便、快速、同时可以进行较大剂量(10g)碲化镉量子点的制备，为合成高质量碲化镉量子点提供了一条切实可行的途径。
图1中a、b、c、和d分别对应于回流时间为45min、75min、180min和12h得到的碲化镉量子点的吸收光谱。
图2为相应于图1的量子点的发射光谱(注图中a、b、c的激发波长为λex＝400nm，d的激发波长为λex＝450nm)。
具体实施例方式
实施例1将42ml二次蒸馏水注入50ml磨口单口瓶中，在搅拌下加入4ml浓度为0.04mol.l-1的CdCl2溶液(0.16mmol)、100mg二水合柠檬酸三钠(0.34mmol)、4ml浓度为0.01mol.l-1的Na2TeO3溶液(0.04mmol)、50mg L-半胱氨酸(0.41mmol)、50mg硼氢化钠，等溶液变为浅绿色之后，在单口瓶上端加一个冷凝管，然后把溶液迅速加热至100℃，当溶液沸腾时开始计时，回流45min，得到2nm的L-半胱氨酸保护的CdTe量子点。
实施例2将42ml二次蒸馏水注入50ml磨口单口瓶中，在搅拌下加入4ml0.04mol.l-1的CdCl2溶液(0.16mmol)、100mg二水合柠檬酸三钠(0.34mmol)、4ml浓度为0.01mol.l-1的Na2TeO3溶液(0.04mmol)、100mg硫代苹果酸(0.666mmol)、50mg硼氢化钠，等溶液变为浅绿色之后，在单口瓶上端加一个冷凝管，然后把溶液迅速加热至100℃，当溶液沸腾时开始计时，回流75min，得到尺寸为3nm的硫代苹果酸保护的CdTe量子点。
实施例3将42ml二次蒸馏水注入50ml磨口单口瓶中，在搅拌下加入4ml浓度为0.04mol.l-1的CdCl2溶液(0.16mmol)、100mg二水合柠檬酸三钠(0.34mmol)、4ml浓度为0.01mol.l-1的K2TeO3溶液(0.04mmol)，100mg硫代苹果酸(0.666mmol)、50mg硼氢化钠，等溶液变为浅绿色之后，在单口瓶上端加一个冷凝管，然后把溶液迅速加热至100℃，当溶液沸腾时开始计时，回流180min，得到尺寸为4nm的硫代苹果酸保护的CdTe量子点。
实施例4将42ml二次蒸馏水注入50ml磨口单口瓶中，在搅拌下加入4ml0.04mol.l-1的CdCl2溶液(0.16mmol)、100mg二水合柠檬酸三钠(0.34mmol)、4ml浓度为0.01mol.l-1的K2TeO3溶液(0.04mmol)，50mg巯基丙酸(0.47mmol)、50mg硼氢化钠，等溶液变为浅绿色之后，在单口瓶上端加一个冷凝管，然后把溶液迅速加热至100℃，当溶液沸腾时开始计时，回流180min，得到尺寸为4nm的巯基丙酸保护的CdTe量子点。
实施例5将42ml二次蒸馏水注入50ml磨口单口瓶中，在搅拌下加入4ml浓度为0.04mol.l-1的CdCl2溶液(0.16mmol)、100mg二水合柠檬酸三钠(0.34mmol)、4ml浓度为0.01mol.l-1的Na2TeO3溶液(0.04mmol)、100mg硫代苹果酸(0.666mmol)、50mg硼氢化钠，等溶液变为浅绿色之后，在单口瓶上端加一个冷凝管，然后把溶液迅速加热至100℃，当溶液沸腾时开始计时，回流12h，得到尺寸为4nm的硫代苹果酸保护的CdTe量子点。
实施例6将42ml二次蒸馏水注入50ml磨口单口瓶中，在搅拌下加入4ml浓度为0.04mol.l-1的CdCl2溶液(0.16mmol)、100mg二水合柠檬酸三钠(0.34mmol)、4ml浓度为0.004mol.l-1的Na2TeO3溶液(0.016mmol)、100mg硫代苹果酸(0.666mmol)、50mg硼氢化钠，等溶液变为浅绿色之后，在单口瓶上端加一个冷凝管，然后把溶液迅速加热至100℃，当溶液沸腾时开始计时，回流75min，得到尺寸为3nm的硫代苹果酸保护的CdTe量子点。
实施例7将42ml二次蒸馏水注入50ml磨口单口瓶中，在搅拌下加入4ml浓度为0.04mol.l-1的CdCl2溶液(0.16mmol)、100mg二水合柠檬酸三钠(0.34mmol)、4ml浓度为0.04mol.l-1的Na2TeO3溶液(0.04mmol)、100mg硫代苹果酸(0.666mmol)、50mg硼氢化钠，等溶液变为浅绿色之后，在单口瓶上端加一个冷凝管，然后把溶液迅速加热至100℃，当溶液沸腾时开始计时，回流75min，得到尺寸为3.5nm的硫代苹果酸保护的CdTe量子点。
实施例8将42ml二次蒸馏水注入50ml磨口单口瓶中，在搅拌下加入4ml浓度为0.04mol.l-1的CdCl2溶液(0.16mmol)、100mg二水合柠檬酸三钠(0.34mmol)、4ml浓度为0.01mol.l-1的K2TeO3溶液(0.04mmol)、100mg硫代苹果酸(0.666mmol)、50mg硼氢化钠，等溶液变为浅绿色之后，在单口瓶上端加一个冷凝管，然后把溶液迅速加热至100℃，当溶液沸腾时开始计时，回流18h，得到尺寸为5nm的硫代苹果酸保护的CdTe量子点。
实施例9
将42ml二次蒸馏水注入50ml磨口单口瓶中，在搅拌下加入4ml浓度为0.04mol.l-1的Cd(NO3)2溶液(0.16mmol)、100mg二水合柠檬酸三钠(0.34mmol)、4ml浓度为0.01mol.l-1的Na2TeO3溶液(0.04mmol)、100mg硫代苹果酸(0.666mmol)、50mg硼氢化钠，等溶液变为浅绿色之后，在单口瓶上端加一个冷凝管，然后把溶液迅速加热至100℃，当溶液沸腾时开始计时，回流75min，得到尺寸为3nm的硫代苹果酸保护的CdTe量子点。
实施例10将42ml二次蒸馏水注入50ml磨口单口瓶中，在搅拌下加入4ml浓度为0.04mol.l-1的CdSO4溶液(0.16mmol)、100mg二水合柠檬酸三钠(0.34mmol)、4ml浓度为0.01mol.l-1的Na2TeO3溶液(0.04mmol)、100mg硫代苹果酸(0.666mmol)、50mg硼氢化钠，等溶液变为浅绿色之后，在单口瓶上端加一个冷凝管，然后把溶液迅速加热至100℃，当溶液沸腾时开始计时，回流75min，得到尺寸为3nm的硫代苹果酸保护的CdTe量子点。
权利要求
1.一种碲化镉量子点的制备方法，其特征在于，采用亚碲酸盐为碲源，选择CdCl2、CdSO4或Cd(NO3)2为镉源，包裹剂为巯基化合物L-半胱氨酸、硫代苹果酸或巯基丙酸；镉源、碲源和柠檬酸钠之间的摩尔比为10∶1～10∶21，巯基化合物与镉的摩尔比为2.56～4.16∶1；硼氢化钠与混合反应液中水的重量比为1∶1000；在搅拌下，往反应器中按配比加入镉源、二水合柠檬酸三钠、碲源和巯基化合物，最后加入硼氢化钠，待溶液变为浅绿色后，在反应器上端加一个冷凝管，然后把溶液迅速加热至100℃，当溶液沸腾时开始计时，回流3/4～12h后得到CdTe量子点。
2.权利要求1的制备方法，其特征在于所述碲源选择Na2TeO3或K2TeO3。
全文摘要
本发明公开了一种碲化镉量子点的制备方法。本发明以容易保存的稳定的商品化工原料的亚碲酸盐为原料，取代了需要现场制备的容易被空气中的氧气氧化的H
文档编号C09K11/54GK1858149SQ20061001691
公开日2006年11月8日 申请日期2006年6月2日 优先权日2006年6月2日
发明者汪尔康, 包海峰, 黄利坚 申请人:中国科学院长春应用化学研究所