一種碲化鎘量子點的一步水熱合成方法
2023-05-10 07:24:46 1
專利名稱：一種碲化鎘量子點的一步水熱合成方法
技術領域：
本發明涉及一種碲化鎘量子點的一步水熱合成方法。背景技術：
由於尺寸效應，II-VI族半導體量子點(QDs)顯示了的獨特光學性質，因此從基礎 理論研究的角度和從實際應用的角度都引起了人們極大的興趣。在過去二十年的時間裡， 人們發展了很多種合成方法來製備量子點。當前，製備碲化鎘量子點主要有兩個途徑，一種是在高溫度下的有機相反應(參 見:C. B.莫瑞，等，美國化學會志，115卷，8706 (1993) ·)，另外一種是水相反應製得的硫醇 保護的CdTe量子點(參見張浩，等，先進材料，15卷，1712(2003))。一般來說，水相合成 成本低，表面電荷和表面性質高度可調，各種官能團很容易引入，避免了毒性有機溶劑的使 用，因此成為量子點合成的重要方法之一。而目前的水相合成碲化鎘量子點方法一般需要 兩個步驟，第一步合成碲源，在這裡所用的碲源一般都採用容易被氧化的H2Te或NaHTe，需 要使用真空線技術(Schlenk line)，合成好的碲源需要立即使用；第二步是將碲源和鎘源 在硫醇作為保護劑的條件下反應生成碲化鎘量子點。
發明內容
本發明目的是提供一種碲化鎘量子點的一步水熱合成方法。本發明採用的技術方案是一種碲化鎘量子點的一步水熱合成方法，所述方法包括以亞碲酸鹼金屬鹽為Te 源，以水溶性鎘鹽為Cd源，Te源和Cd源物質的量之為1 1 10，以巰基化合物為穩定劑， 在二水合檸檬酸三鈉和硼氫化鈉(水合檸檬酸三鈉和硼氫化鈉作為還原劑)存在下，以水 為溶劑，於140 200°C進行水熱反應0. 5 2個小時，製得所述碲化鎘量子點。可由回流 時間控制粒徑大小，得到不同粒徑的CdTe量子點。一般來說回流時間分別為40，50，60分 鍾，分別得到直徑為2. 0,3. 0,4. Onm左右的巰基化合物保護的CdTe量子點。所述亞碲酸鹼金屬鹽為NaJeO3或K21TeO3,所述水溶性鎘鹽為CdCl2, Cd (ClO4)2， CdSO4 或 Cd (NO3) 2。所述巰基化合物為常規用於碲化鎘量子點水相合成的巰基化合物，可為下列之 一 L_半胱氨酸，硫代蘋果酸(巰基琥珀酸)，半胱氨，巰基乙酸，巰基丙酸，巰基丁酸或硫代 甘油。優選的，所述Te源、Cd源、巰基化合物、二水合檸檬酸三鈉和硼氫化鈉用量之比為 Imol 2 6mol 2000 4000g 1000 3000g 1000 3000g。具體的，所述方法如下攪拌下往水中分別加入水溶性鎘鹽水溶液，二水合檸檬酸 三鈉，亞碲酸鹼金屬鹽水溶液，巰基化合物和硼氫化鈉，劇烈攪拌待溶液變為淺綠色之後， 轉移到預熱至150 200°C的水熱反應釜中，回流反應40 60分鐘得到巰基化合物保護 的碲化鎘量子點；所述Te源、Cd源、巰基化合物、二水合檸檬酸三鈉和硼氫化鈉用量之比為Imol 2 6mol 2000 4000g 1000 3000g 1000 3000g。。本發明以亞碲酸鹽為原料，在水熱條件下一步合成碲化鎘量子點，不需要真空線 設備，避免了其他報導中需要合成容易被空氣中的氧氣氧化的H2Te或NaHTe等中間步驟。本發明以亞碲酸鹽為原料，經水熱反應，由反應時間控制粒徑大小，得到了半峰寬 為40 60nm、螢光量子產率為50 80%的水溶性好的高質量碲化鎘量子點。本發明的有益效果主要體現在本發明一鍋煮水熱方法不需要真空線設備，所需 原料簡單易得，重複性很高，成本低，對環境汙染較小，方法簡便、快速、同時可以進行大規 模的製備，為合成水溶性高質量碲化鎘量子點提供了一個切實可行的途徑。
圖1為採用本發明實施例1製備的不同生長時期的碲化鎘量子點的吸收光譜；圖2為實施例1製備的不同生長時期的碲化鎘量子點的發射光譜，反應時間分別 為 40 分鐘，50 分鐘，60 分鐘(Aex = 400nm)和 1. 5 小時(λ ex = 450nm)；圖3是採用此本發明實施例1製備的不同生長時期的碲化鎘量子點在紫外燈照射 下的照片。具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明進行進一步描述，但本發明的保護範圍並不僅限於 此實施例1 將45ml高純水注入在50ml單頸瓶中，在攪拌的情況下分別加入細10. 04mol. F1CdCl2溶液，IOOmg 二水合檸檬酸三鈉，0. Olmol. F1Na2TeO3溶液，50mg L-半胱氨酸， 50mg硼氫化鈉(NaBH4),劇烈攪拌至溶液變為淺綠色之後，轉移到水熱反應釜中，放入預熱 至140°C的烘箱中並開始計時，由加熱時間控制粒徑大小，得到不同粒徑的L-cysteine保 護的CdTe量子點。將反應時間分別為40分鐘，50分鐘，60分鐘和1. 5小時的四個樣品在紫 外可見光譜儀上測試得到圖1，在發射光譜儀上測試得到圖2 ；將反應時間分別為50分鐘， 60分鐘和1. 5小時的三個樣品在紫外燈下拍照，得到圖3所示照片。實施例2 將45ml高純水注入在50ml單頸瓶中，在攪拌的情況下分別加入細10. 05mol. F1CdSO4溶液，IOOmg 二水合檸檬酸三鈉，0. Olmol. F1Na2TeO3溶液，IOOmg硫代蘋果酸， 50mg硼氫化鈉(NaBH4),劇烈攪拌至溶液變為淺綠色之後，轉移到水熱反應釜中，放入預熱 至160°C的烘箱中並開始計時，控制加熱時間為50分鐘，得到直徑3. Onm左右的硫代蘋果酸 保護的CdTe量子點。實施例3 將45ml高純水注入在50ml單頸瓶中，在攪拌的情況下分別加入細10. 06mol. I-1Cd(NO3)2溶液，IOOmg 二水合檸檬酸三鈉，0. Olmol. F1K2TeO3溶液，IOOmg巰基乙酸， 50mg硼氫化鈉(NaBH4),劇烈攪拌至溶液變為淺綠色之後，轉移到水熱反應釜中，放入預熱 至180°C的烘箱中並開始計時，控制加熱時間為60分鐘，得到直徑4. Onm左右的巰基乙酸保 護的CdTe量子點。
實施例4 將45ml高純水注入在50ml單頸瓶中，在攪拌的情況下分別加入細10. 06mol. I-1Cd (ClO4)2 溶液，IOOmg 二水合檸檬酸三鈉，4ml 0. Olmol. I4K2TeO3 溶液，IOOmg 巰基丙酸， 50mg硼氫化鈉(NaBH4),劇烈攪拌至溶液變為淺綠色之後，轉移到水熱反應釜中，放入預熱 至180°C的烘箱中並開始計時，控制加熱時間為80分鐘，得到直徑5. Onm左右的巰基丙酸保 護的CdTe量子點。實施例5 將45ml高純水注入在50ml單頸瓶中，在攪拌的情況下分別加入細10. 06mol. I-1CdCl2溶液，IOOmg 二水合檸檬酸三鈉，0. Olmol. I4K2TeO3溶液，IOOmg硫代甘油，50mg 硼氫化鈉(NaBH4),劇烈攪拌至溶液變為淺綠色之後，轉移到水熱反應釜中，放入預熱至 200°C的烘箱中並開始計時，控制加熱時間為60分鐘，得到直徑5. Onm左右的硫代甘油保護 的CcTTe量子點。
權利要求
1.一種碲化鎘量子點的一步水熱合成方法，所述方法包括以亞碲酸鹼金屬鹽為Te 源，以水溶性鎘鹽為Cd源，Te源和Cd源物質的量之為1 1 10，以巰基化合物為穩定劑， 在二水合檸檬酸三鈉和硼氫化鈉存在下，以水為溶劑，於100 200°C進行水熱反應0. 5 2個小時，製得所述碲化鎘量子點。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述亞碲酸鹼金屬鹽為Na2TeO3或K2TeO3Jf 述水溶性鎘鹽為 CdCl2, Cd(ClO4)2, CdSO4 或 Cd (NO3) 2。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述巰基化合物為L-半胱氨酸，硫代蘋果酸， 半胱氨，巰基乙酸，巰基丙酸，巰基丁酸或硫代甘油。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述Te源、Cd源、巰基化合物、二水合檸檬 酸三鈉和硼氫化鈉用量之比為Imol 2 6mol 200 4000g 100 3000g 100 3000go
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述方法如下攪拌下往水中分別加入水溶 性鎘鹽水溶液，二水合檸檬酸三鈉，亞碲酸鹼金屬鹽水溶液，巰基化合物和硼氫化鈉，劇烈 攪拌待溶液變為淺綠色之後，轉移到至水熱反應釜中，在140 200°C反應40 120分鐘得 到巰基化合物保護的碲化鎘量子點；所述Te源、Cd源、巰基化合物、二水合檸檬酸三鈉和硼 氫化鈉用量之比為 Imol 2 6mol 2000 4000g 1000 3000g 1000 3000g。
全文摘要
本發明提供了一種碲化鎘量子點的一步水熱合成方法，所述方法包括以亞碲酸鹼金屬鹽為Te源，以水溶性鎘鹽為Cd源，Te源和Cd源物質的量之為1∶1～10，以巰基化合物為穩定劑，在二水合檸檬酸三鈉和硼氫化鈉存在下，以水為溶劑，於140～200℃進行水熱反應0.5～2個小時，製得所述碲化鎘量子點。本發明一鍋煮水熱方法不需要真空線設備，所需原料簡單易得，重複性很高，成本低，對環境汙染較小，方法簡便、快速、同時可以進行大規模的製備，為合成水溶性高質量碲化鎘量子點提供了一個切實可行的途徑。
文檔編號C01B19/04GK102050431SQ20101061762
公開日2011年5月11日 申請日期2010年12月31日 優先權日2010年12月31日
發明者包海峰, 呂靖, 梁玉潔, 陳燦 申請人:杭州師範大學