一種水溶性金屬硫化物半導體納米粒子的製備方法
2023-07-02 19:08:06
專利名稱：一種水溶性金屬硫化物半導體納米粒子的製備方法
技術領域：
本發明涉及的是半導體納米材料領域，具體是一種水溶性金屬硫化物半導體納米
粒子的製備方法
背景技術：
水溶性金屬硫化物半導體納米粒子由於其獨特物理性能，在催化劑，生物傳感器， 生物標記，光學材料和塗料等方面有廣泛應用。合成水溶性金屬硫化物半導體納米粒子的 主要方法有低溫水相共沉澱法，水熱法合成後表面修飾親水性分子或基團法、有機相後表 面修飾親水性分子或基團法合成法。其中低溫水相共沉澱法操作最為簡單，合成成本最為 低廉，但是其製備的金屬硫化物半導體粒子粒徑大，分布寬，容易在水中沉澱出來。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種水溶性金屬硫化物半導體納米 粒子的製備方法。
水溶性金屬硫化物半導體納米粒子的製備方法包括以下步驟
1)將0. 1 50g分子量為5000 500000的的超支化聚縮水甘油加入到30 lOOOmL去離子水中，攪拌lmin 3hr後，再加入0. 005 15g的金屬鹽，繼續攪拌lmin 5hr，得到含金屬離子的超支化聚縮水甘油水溶液。 2)將含硫離子的化合物加入到含金屬離子的超支化聚縮水甘油水溶液中，含硫離 子的化合物與金屬鹽的摩爾比為0. 45 1. 03，攪拌lmin 3hr，得到水溶性的金屬硫化物 半導體納米粒子。 所述的金屬硫化物半導體納米粒子為硫化銀、硫化鋅、硫化銅、硫化鎘、硫化鉛或 硫化錳。所述的金屬鹽為硝酸銀、醋酸銀、硫酸銀、氯化鋅、溴化鋅、醋酸鋅、硫酸鋅、硝酸鋅、 氯化銅、溴化銅、硝酸銅、硫酸銅、醋酸銅、氯化鎘、溴化鎘、硝酸鎘、硫酸鎘、醋酸鎘、氯化鉛、 溴化鉛、硝酸鉛、硫酸鉛、醋酸鉛、氯化錳、溴化錳、硫酸錳、硝酸錳或醋酸錳。所述的含硫離 子的化合物為硫化氫、硫化鈉或硫化鉀。 本發明操作簡單，製得的金屬硫化物水溶性好，可以放置一個月不出現沉降。本發 明所製備的金屬硫化物半導體粒子用透射電子顯微鏡觀察了粒徑大小，用能譜分析儀測試 了其元素組成，用x-射線衍射儀表徵了其晶體結構。結果表明製得的水溶性金屬硫化物半 導體納米粒子粒徑為1 5納米，尺寸分布非常均勻，結晶好。
圖1是水溶性硫化銀納米粒子的透射電子顯微鏡圖；
圖2是水溶性硫化銀納米粒子的能譜圖；
圖3是水溶性硫化鉛納米粒子的透射電子顯微鏡圖；
圖4是水溶性硫化鉛納米粒子的能譜 圖5是水溶性硫化鉛納米粒子的X-射線衍射圖。
圖6是水溶性硫化鎘納米粒子的透射電子顯微鏡具體實施例方式
本發明所述的超支化聚縮水甘油參照文獻(Macromolecules 2006， 39， 7708-7717)製備。在燒瓶中加入0. 005 lg三羥甲基丙烷，0. 001 lg甲醇鉀和5 30mL 四氫呋喃，反覆抽充氮氣三次，在30 9(TC攪拌5min lhr後，在40 IO(TC真空乾燥 10min 3hr除去四氫呋喃，再在氮氣氛圍下加入5 80mL 二氧六環，加熱到80 130°C， 然後滴加0. 5 200mL縮水甘油單體到燒瓶中，滴加時間為1 48hr，滴加完後繼續反應 30min 24hr，得到分子量為5000 500000的超支化聚縮水甘油。
下面的實施例是對本發明的進一步說明，而不是限制本發明的範圍。
實施例l: 步驟1):將0. 5g分子量為500000的超支化聚縮水甘油加入到裝有50mL去離子 水的燒瓶中，攪拌15min後，再加入0. 05g硝酸銀，繼續攪拌lhr，得到含銀離子的超支化聚 縮水甘油水溶液。 步驟2):將0.011g硫化鈉加入到步驟l)所得到的含銀離子的超支化聚縮水甘油 水溶液中，攪拌lhr，得到水溶性的硫化銀半導體納米粒子。其透射電子顯微鏡圖片如附圖 1所示，粒徑為1 5納米，分散性好。其能譜分析圖如附圖2所示，證實了硫元素和銀元素 的存在。 實施例2 : 步驟1):將50g分子量為50000的超支化聚縮水甘油加入到裝有1000mL去離子 水的燒瓶中，攪拌3hr後，再加入15g的硝酸鉛，繼續攪拌5hr，得到含鉛離子的超支化聚縮 水甘油水溶液。 步驟2):將5g硫化鉀加入到步驟1)所得到的含鉛離子的超支化聚縮水甘油水溶 液中，攪拌3hr，得到水溶性的硫化鉛半導體納米粒子。其透射電子顯微鏡圖片如附圖3所 示，粒徑為1 4納米，分散性好。其能譜分析圖如附圖4所示，證實了硫元素和鉛元素的 存在。其X-射線衍射圖如附圖5所示，粒子結晶性很好。
實施例3 : 步驟1):將0. lg分子量為120000的超支化聚縮水甘油加入到裝有30mL去離子 水的燒瓶中，攪拌lmin後，再加入O. 005g醋酸鎘，繼續攪拌lhr，得到含鎘離子的超支化聚 縮水甘油水溶液。 步驟2):將0. 0016g硫化鈉加入到步驟1)所得到的含鎘離子的超支化聚縮水甘 油水溶液中，攪拌2hr，得到水溶性的硫化鎘半導體納米粒子。其透射電子顯微鏡圖片如附 圖6所示，粒徑為2 5納米，粒子結晶較好。
實施例4 : 步驟1):將4g分子量為5000的超支化聚縮水甘油加入到裝有200mL去離子水的 燒瓶中，攪拌30min後，再加入0. 3g硫酸銅，繼續攪拌lhr，得到含銅離子的超支化聚縮水甘 油水溶液。 步驟2):將1. 88mmo1的硫化氫氣體通入到步驟1)所得到的含銅離子的超支化聚縮水甘油水溶液中，攪拌lhr，得到水溶性的硫化銅半導體納米粒子。
實施例5 : 步驟1):將10g分子量為20000的超支化聚縮水甘油加入到裝有500mL去離子水 的燒瓶中，攪拌2hr後，再加入lg氯化錳，繼續攪拌lhr，得到含錳離子的超支化聚縮水甘油 水溶液。 步驟2):將0. 80g硫化鉀加入到步驟1)所得到的含錳離子的超支化聚縮水甘油 水溶液中，攪拌lhr，得到水溶性的硫化錳半導體納米粒子。
實施例6 : 步驟1):將16g分子量為120000的超支化聚縮水甘油加入到裝有600mL去離子 水的燒瓶中，攪拌30min後，再加入0. 5g硝酸鋅，繼續攪拌3hr，得到含鋅離子的超支化聚縮 水甘油水溶液。 步驟2):將0. 202g硫化鈉加入到步驟1)所得到的含鋅離子的超支化聚縮水甘油 水溶液中，攪拌lhr，得到水溶性的硫化鋅半導體納米粒子。
權利要求
一種水溶性金屬硫化物半導體納米粒子的製備方法，其特徵在於包括以下步驟1)將0.1～50g分子量為5000～500000的的超支化聚縮水甘油加入到30～1000mL去離子水中，攪拌1min～3hr後，再加入0.005～15g的金屬鹽，繼續攪拌1min～5hr，得到含金屬離子的超支化聚縮水甘油水溶液。2)將含硫離子的化合物加入到含金屬離子的超支化聚縮水甘油水溶液中，含硫離子的化合物與金屬鹽的摩爾比為0.45～1.03，攪拌1min～3hr，得到水溶性的金屬硫化物半導體納米粒子。
2. 根據權利要求1所述的一種水溶性金屬硫化物半導體納米粒子的製備方法，其特徵 在於所述金屬硫化物半導體納米粒子為硫化銀、硫化鋅、硫化銅、硫化鎘、硫化鉛或硫化錳。
3. 根據權利要求1所述的一種水溶性金屬硫化物半導體納米粒子的製備方法，其特徵 在於步驟1)中所述的金屬鹽為硝酸銀、醋酸銀、硫酸銀、氯化鋅、溴化鋅、醋酸鋅、硫酸鋅、 硝酸鋅、氯化銅、溴化銅、硝酸銅、硫酸銅、醋酸銅、氯化鎘、溴化鎘、硝酸鎘、硫酸鎘、醋酸鎘、 氯化鉛、溴化鉛、硝酸鉛、硫酸鉛、醋酸鉛、氯化錳、溴化錳、硫酸錳、硝酸錳或醋酸錳。
4. 根據權利要求1所述的一種水溶性金屬硫化物半導體納米粒子的製備方法，其特徵 在於步驟2)中所述的含硫離子的化合物為硫化氫、硫化鈉或硫化鉀。
全文摘要
本發明公開了一種水溶性金屬硫化物半導體納米粒子的製備方法。方法為將0.1～50g分子量為5000～500000的超支化聚縮水甘油加入到30～1000mL去離子水中，攪拌1min～3hr後，再加入0.005～15g金屬鹽，繼續攪拌1min～5hr，再加入含硫離子的化合物，含硫離子的化合物與金屬鹽的摩爾比為0.45～1.03，攪拌1min～3hr，得到水溶性的金屬硫化物半導體納米粒子。本發明操作簡單，製得的金屬硫化物水溶性好，可以放置一個月不出現沉降。本發明所製備的金屬硫化物半導體粒子用透射電子顯微鏡觀察了粒徑大小，用能譜分析儀測試了其元素組成，用X-射線衍射儀表徵了其晶體結構。結果表明製得的水溶性金屬硫化物半導體納米粒子粒徑為1～5納米，尺寸分布非常均勻，結晶好。
文檔編號C01G1/12GK101774628SQ20101010476
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月29日 優先權日2010年1月29日
發明者周立, 高超 申請人:浙江大學