專利名稱：一種發(fā)光可調(diào)的無配體硫化鎘半導(dǎo)體量子點及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硫化鎘量子點的制備方法，更具體地說涉及一種發(fā)光可調(diào)的無配體硫化鎘半導(dǎo)體量子點及其制備方法，屬于半導(dǎo)體熒光材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體量子點通常指半徑小于或接近于其波爾激子半徑的納米顆粒。由于其具有量子尺寸效應(yīng)，使得人們可以控制一定反應(yīng)條件而制備不同尺寸的納米粒子，產(chǎn)生不同頻率的光發(fā)射，從而達到發(fā)光可調(diào)的目的。另外，由于其納米尺度的特點，使得納米半導(dǎo)體材料易于同有機高分子、小分子和無機熒光粉復(fù)合制備發(fā)光器件，硫化鎘半導(dǎo)體量子點在光電轉(zhuǎn)換以及LED照明等領(lǐng)域中有著十分誘人的應(yīng)用前景。到目前為止，可以采用多種方法合成硫化鎘半導(dǎo)體量子點，其中主要包括金屬有機法(J.Am. Chem. Soc. 1993，115，8706 ；J. Am. Chem. Soc. 1997，119，7019)和它的改進方法(J. Am. Chem. Soc. 2001，123，183)。此外，還有前驅(qū)體高溫熱分解法、模板法等。以上方法的合成條件苛刻，反應(yīng)溫度較高，約在200°C以上，需要有機配體的修飾，原料價格昂貴，不易大規(guī)模制備，在制備有機/無機納米雜化發(fā)光材料的過程中容易產(chǎn)生相分離，這是無機材料與有機材料的結(jié)構(gòu)差異性導(dǎo)致的，從而影響了硫化鎘半導(dǎo)體量子點的進一步應(yīng)用。因此，開發(fā)一種簡單、高效、價格低廉的量子點的制備方法，以降低無機納米晶體與有機材料的邊界效應(yīng)，使這兩種材料有效結(jié)合，拓寬其應(yīng)用，已成為該領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)光可調(diào)的無配體硫化鎘半導(dǎo)體量子點，此量子點不需要任何有機分子作為配體，發(fā)光波長可隨合成條件精確調(diào)節(jié)，且穩(wěn)定性好，可以有效地與有機材料雜化，克服雜化過程中的相分離現(xiàn)象。本發(fā)明的另一目的是提供該發(fā)光可調(diào)的無配體硫化鎘半導(dǎo)體量子點的制備方法，以克服現(xiàn)有硫化鎘量子點制備技術(shù)中條件苛刻、在制備有機/無機納米雜化發(fā)光材料的過程中容易產(chǎn)生相分離及不易放大生產(chǎn)等問題，本合成方法無需惰性氣體保護、且制備的量子點熒光穩(wěn)定性好，為其大規(guī)模制備提供了一條途徑。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明的發(fā)光可調(diào)的無配體硫化鎘半導(dǎo)體量子點，其選擇醋酸鎘為鎘源，硫脲或硫化鈉為硫源，以N’N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙醇、甲醇、乙二醇或二甲基亞砜(DMSO)為溶齊IJ，在無任何有機分子作包覆劑條件下合成的。本發(fā)明的無配體硫化鎘半導(dǎo)體量子點的制備方法，其包括以下步驟a、將硫源充分溶解在水中；b、將鎘鹽加入有機溶劑中，磁力攪拌，待充分溶解后得到鎘源，然后將硫源逐滴滴加到鋪源中；、
C、將上述前驅(qū)體混合溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中進行反應(yīng)，得到含有無配體的硫化鎘半導(dǎo)體量子點的黃色透明溶膠，所得溶膠通過離心除去沉淀，對上清液進行分離，收集濾過液，干燥后得到該硫化鎘量子點本發(fā)明的制備方法中，其所述的硫源優(yōu)選硫脲或硫化鈉。本發(fā)明的制備方法中，其進一步的技術(shù)方案是所述的鎘源與硫源的摩爾比為I : I 10 : 1，鎘溶液中鎘離子的摩爾濃度為O. 02 I. 0M。本發(fā)明的制備方法中，其進一步的技術(shù)方案還可以是步驟c中所述的反應(yīng)環(huán)境是在聚四氟乙烯襯底的合金鋼水熱釜中進行的，反應(yīng)溫度為90°C 120°C，反應(yīng)時間為O 10小時，優(yōu)選O. 5 10小時,通過控制反應(yīng)時間來控制粒子的尺寸，當反應(yīng)時間越長，納米粒子的粒徑越大。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下有益效果及特點I、制備的原料易得、成本低廉；2、此類量子點不需要任何有機分子作為配體，可以有效地與有機材料雜化，克服了雜化過程中的相分離現(xiàn)象；3、本合成方法無需惰性氣體保護、發(fā)射波長隨合成條件精確可調(diào)，且制備的量子點穩(wěn)定性好；4、本發(fā)明整個材料的制備過程具有反應(yīng)條件溫和，方法簡便易行的特點，且制備周期短，因而易于實現(xiàn)大規(guī)模制備。5、本發(fā)明制備的熒光硫化鎘半導(dǎo)體量子點可以作為熒光體有效地應(yīng)用在發(fā)光器件中。


圖I為本發(fā)明實施例I 5中硫化鎘半導(dǎo)體量子點的熒光光譜。圖2為本發(fā)明實施例6 8中硫化鎘半導(dǎo)體量子點的紫外吸收光譜圖。圖3為本發(fā)明實施例6 8中硫化鎘半導(dǎo)體量子點的熒光光譜圖。圖4為本發(fā)明實施例5中硫化鎘半導(dǎo)體量子點的透射電鏡圖。圖5為本發(fā)明實施例5中硫化鎘半導(dǎo)體量子點的高分辨透射電鏡圖。圖6為本發(fā)明實施例6 (線a)和實施例8 (線b)中硫化鎘半導(dǎo)體量子點的X射線粉末衍射圖。
具體實施例方式以下通過具體實施例說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅僅限定于這些實施例。實施例I稱取O. 005g的硫化鈉，用少量去離子水充分溶解。稱取O. 053g醋酸鎘加入到SOmLN, N-二甲基甲酰胺(DMF)中，磁力攪拌，待充分溶解后，然后將硫源逐滴滴加到鎘源中；將上述前驅(qū)體混合溶液轉(zhuǎn)移到IOOmL聚四氟乙烯襯底的合金鋼水熱釜中，放入烘箱中90°C下進行溶劑熱反應(yīng)O小時，得到含有無配體包裹的硫化鎘半導(dǎo)體量子點的黃色透明溶膠，該溶膠具有典型的激子吸收峰，在紫外燈下呈較弱的淡黃色。所得溶液通過離心除去沉淀，對上清液進行分離，收集濾過液，干燥后得到該硫化鎘半導(dǎo)體量子點粉末。
實施例2稱取O. 005g的硫化鈉，用少量去離子水充分溶解。稱取0.053g醋酸鎘加入到SOmLN, N-二甲基甲酰胺(DMF)中，磁力攪拌，待充分溶解后，然后將硫源逐滴滴加到鎘源中；將上述前驅(qū)體混合溶液轉(zhuǎn)移到IOOmL聚四氟乙烯襯底的合金鋼水熱釜中，放入烘箱中90°C下進行溶劑熱反應(yīng)O. 5小時，得到含有無配體包裹的硫化鎘半導(dǎo)體量子點的黃色透明溶膠，該溶膠具有典型的激子吸收峰，在紫外燈下呈較強的黃光。所得溶液通過離心除去沉淀，對上清液進行分離，收集濾過液，干燥后得到該硫化鎘半導(dǎo)體量子點粉末。實施例3稱取O. 005g的硫化鈉，用少量去離子水充分溶解。稱取0.053g醋酸鎘加入到 SOmLN, N-二甲基甲酰胺(DMF)中，磁力攪拌，待充分溶解后，然后將硫源逐滴滴加到鎘源中；將上述前驅(qū)體混合溶液轉(zhuǎn)移到IOOmL聚四氟乙烯襯底的合金鋼水熱釜中，放入烘箱中90°C下進行溶劑熱反應(yīng)2小時，得到含有無配體包裹的硫化鎘半導(dǎo)體量子點的黃色透明溶膠，該溶膠具有典型的激子吸收峰，在紫外燈下呈較強的橙黃色。所得溶液通過離心除去沉淀，對上清液進行分離，收集濾過液，干燥后得到該硫化鎘半導(dǎo)體量子點粉末。實施例4稱取O. 005g的硫化鈉，用少量去離子水充分溶解。稱取0.053g醋酸鎘加入到SOmLN, N-二甲基甲酰胺(DMF)中，磁力攪拌，待充分溶解后，然后將硫源逐滴滴加到鎘源中；將上述前驅(qū)體混合溶液轉(zhuǎn)移到IOOmL聚四氟乙烯襯底的合金鋼水熱釜中，放入烘箱中90°C下進行溶劑熱反應(yīng)6小時，得到含有無配體包裹的硫化鎘半導(dǎo)體量子點的黃色透明溶膠，該溶膠具有典型的激子吸收峰，在紫外燈下呈較強的橙紅色。所得溶液通過離心除去沉淀，對上清液進行分離，收集濾過液，干燥后得到該硫化鎘半導(dǎo)體量子點粉末。實施例5稱取O. 005g的硫化鈉，用少量去離子水充分溶解。稱取0.053g醋酸鎘加入到SOmLN, N-二甲基甲酰胺(DMF)中，磁力攪拌，待充分溶解后，然后將硫源逐滴滴加到鎘源中；將上述前驅(qū)體混合溶液轉(zhuǎn)移到IOOmL聚四氟乙烯襯底的合金鋼水熱釜中，放入烘箱中90°C下進行溶劑熱反應(yīng)10小時，得到含有無配體包裹的硫化鎘半導(dǎo)體量子點的黃色透明溶膠，該溶膠具有典型的激子吸收峰，在紫外燈下呈很強的紅光。所得溶液通過離心除去沉淀，對上清液進行分離，收集濾過液，干燥后得到該硫化鎘半導(dǎo)體量子點粉末。實施例6稱取O. 005g的硫化鈉，用少量去離子水充分溶解。稱取O. 053g醋酸鎘加入到SOmLN, N-二甲基甲酰胺(DMF)中，磁力攪拌，待充分溶解后，然后將硫源逐滴滴加到鎘源中；將上述前驅(qū)體混合溶液轉(zhuǎn)移到IOOmL聚四氟乙烯襯底的合金鋼水熱釜中，放入烘箱中90°C下進行溶劑熱反應(yīng)5小時，得到含有無配體包裹的硫化鎘半導(dǎo)體量子點的黃色透明溶膠，該溶膠具有典型的激子吸收峰，在紫外燈下呈較強的紅光。所得溶液通過離心除去沉淀，對上清液進行分離，收集濾過液，干燥后得到該硫化鎘半導(dǎo)體量子點粉末。實施例7稱取O. 005g的硫化鈉，用少量去離子水充分溶解。稱取O. 053g醋酸鎘加入到SOmLN, N-二甲基甲酰胺(DMF)中，磁力攪拌，待充分溶解后，然后將硫源逐滴滴加到鎘源中；將上述前驅(qū)體混合溶液轉(zhuǎn)移到IOOmL聚四氟乙烯襯底的合金鋼水熱釜中，放入烘箱中100°C下進行溶劑熱反應(yīng)5小時，得到含有無配體包裹的硫化鎘半導(dǎo)體量子點的黃色透明溶膠，該溶膠具有典型的激子吸收峰，在紫外燈下呈較強的紅光。所得溶液通過離心除去沉淀，對上清液進行分離，收集濾過液，干燥后得到該硫化鎘半導(dǎo)體量子點粉末。實施例8稱取O. 005g的硫化鈉，用少量去離子水充分溶解。稱取O. 053g醋酸鎘加入到SOmLN, N-二甲基 甲酰胺(DMF)中，磁力攪拌，待充分溶解后，然后將硫源逐滴滴加到鎘源中；將上述前驅(qū)體混合溶液轉(zhuǎn)移到IOOmL聚四氟乙烯襯底的合金鋼水熱釜中，放入烘箱中120°C下進行溶劑熱反應(yīng)5小時，得到含有無配體包裹的硫化鎘半導(dǎo)體量子點的黃色透明溶膠，該溶膠具有典型的激子吸收峰，在紫外燈下呈較強的深紅色。所得溶液通過離心除去沉淀，對上清液進行分離，收集濾過液，干燥后得到該硫化鎘半導(dǎo)體量子點粉末。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光可調(diào)的無配體硫化鎘半導(dǎo)體量子點，其特征在于選擇醋酸鎘為鎘源，硫脲或硫化鈉為硫源，以N’ N- 二甲基甲酰胺、乙醇、甲醇、乙二醇或二甲基亞砜為溶劑，在無任何有機分子作包覆劑條件下合成的。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無配體硫化鎘半導(dǎo)體量子點的制備方法，其特征在于包括以下步驟 a、將硫源充分溶解在水中； b、將鎘鹽加入有機溶劑中，磁力攪拌，待充分溶解后得到鎘源，然后將硫源逐滴滴加到鋪源中； C、將上述前驅(qū)體混合溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中進行反應(yīng)，得到含有無配體的硫化鎘半導(dǎo)體量子點的黃色透明溶膠，所得溶膠通過離心除去沉淀，對上清液進行分離，收集濾過液，干燥后得到該硫化鎘量子點。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的硫源硫脲或硫化鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的鎘源與硫源的摩爾比為I : I 10 : 1，鎘溶液中鎘離子的摩爾濃度為O. 02 I. 0M。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于步驟c中所述的反應(yīng)環(huán)境是在聚四氟乙烯襯底的合金鋼水熱釜中進行的，反應(yīng)溫度為90°C 120°C，反應(yīng)時間為O 10小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于所述的反應(yīng)時間為O.5 10小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)光可調(diào)無配體硫化鎘量子點的制備方法，該量子點不需要任何有機分子作為配體，發(fā)光波長可隨合成條件精確調(diào)節(jié)，且穩(wěn)定性好，可以有效地與有機材料雜化，克服雜化過程中的相分離現(xiàn)象。本發(fā)明的發(fā)光可調(diào)無配體硫化鎘半導(dǎo)體量子點，其選擇醋酸鎘、丙烯酸鎘或硬脂酸鎘為鎘源，硫脲或硫化鈉為硫源，在有機溶劑中、在無任何有機分子作包覆劑條件下制備發(fā)光可調(diào)無配體硫化鎘半導(dǎo)體量子點。
文檔編號C09K11/56GK102634336SQ20121010748
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者余子夷, 周進, 張強, 陳捷, 陳蘇 申請人:南京工業(yè)大學(xué)