一種發射藍光的硒化鎘量子點粉末的合成方法
2024-02-19 14:23:15
專利名稱：一種發射藍光的硒化鎘量子點粉末的合成方法
技術領域：
本發明涉及一種發射藍光的硒化鎘量子點粉末的合成方法，合成產物為水溶性發射藍光 硒化鎘量子點粉末，屬納米無機化合物半導體材料製造工藝技術領域。
背景技術：
量子點主要由ii-vi或m-v族元素組成,它具有尺寸依賴的電學和光學性能。它在很多
領域有廣泛的應用，比如發光二極體(LED),非線性光學設備，太陽能電池，生命科學等領 域。CdSe量子點由於其發射波長覆蓋整個可見光區，成為目前研究最多的一種量子點。過去 的十幾年，科學家們開發出多種合成CdSe量子點的方法。
常用的製備CdSe量子點的方法有雙相水熱界面反應、聚合物輔助方法、特定溶液的超 聲輻照、反膠束微乳法等。但存在著工藝複雜，製備時間長，需要高溫高壓，所用原料有毒 等缺點。用電子束輻照技術製備納米材料是一種新穎的方法，其製備過程簡單、快速，所需 原料低毒易得，產物性能良好，是一種綠色高效的合成方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種水溶性發射藍光硒化鎘量子點粉末的電子束輻照合成方法。 本發明採用下述的技術方案來實現。
一種發射藍光的硒化鎘量子點粉末的合成方法，其特徵在於具有以下的工藝過程和步驟
a. 首先，用電子天平稱取一定量的二水合醋酸鎘和乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)，將其溶於蒸 餾水中，使溶液中鎘離子濃度與乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)摩爾濃度比為l: 3 1: 5， 攪拌混合均勻；然後加入亞硒酸鈉，使其與鎘離子的摩爾濃度比為1: 1 1: 2，攪拌混 合製成無色透明的溶膠，然後用lmol/L的NaOH溶液調節pH值為8 9，再加入異丙醇 作為氧化性自由基OH 清除劑，其加入量為6~10ml/100ml，再將溶液充分攪拌混勻；
b. 將盛有上述配製好的混合溶液的密封容器放置於2.5MeV、 6 7mA的電子加速器產生的 電子束輻照下進行輻照處理，其輻照劑量為14 42Mrad，輻照反應時間為7 21分鐘；
c. 然後將輻照後的產物旋蒸濃縮，透析，再用高速離心機離心分離，分離後的固體再用乙醇 洗滌多次，以去除其中未反應的離子以及過量的乙二胺四乙酸二鈉；
d. 將上述固體放在真空乾燥箱中乾燥，溫度為60 8(TC，烘乾時間為7 12小時，最終得 到白色的納米硒化鎘粉末，即為硒化鎘量子點粉末。
本發明通過使用電子加速器產生的電子束作為輻射源來製備納米曬化鎘量子點，在輻射 合成過程中無汙染， 一步合成水溶性好、能發射藍光的CdSe量子點。本發明方法工藝簡單,無任何中間產物，操作方便，可以實現工業化生產。利用本發明方法製備出的納米CdSe量子 點可以用於生物螢光標記及光催化領域。
本發明的製備過程中，將乙二胺四乙酸二鈉作為螯合劑，可使CdSe量子點表面包覆一 層EDTA，形成CcP-EDTA絡合層，不僅阻止納米粒子之間相互聚集，而且減少了其表面缺 陷引起的缺陷態發光而得到更多激子態的發光，從而使電子和空穴能夠有效的直接發光。調 節溶液PH值為8 9，使溶液呈弱鹼性，有利於EDTA與CcP+的絡合。加入異丙醇的作用是 清除OH，氧化性自由基。
本發明方法的優點是可以在常溫常壓下不使用任何催化劑就能進行操作，且製備過程 只需十幾分鐘的時間，非常快速簡單；另外，由於電子束由電子加速器產生、電子加速器關 閉、電子束立即消失，故安全性好，無汙染，有利於環保。
圖1為電子束輻射法製備的CdSe量子點粉末的XRD圖譜，圖中橫坐標為角度單位(° )， 說明合成產物為閃鋅礦型CdSe粉末。
具體實施例方式
現將本發明的具體實施例敘述於後。 實施例l
本實施例的具體製備步驟如下
a. 首先，用電子天平稱取一定量的二水合醋酸鎘和乙二胺四乙酸二鈉(EDTA)，將其溶於 蒸餾水中，使其中鎘離子濃度與EDTA摩爾濃度比為1: 3，攪拌混合均勻；然後加入亞 硒酸鈉，使其與鎘離子的摩爾濃度比為1: 1，攪拌混合製成無色透明的溶膠，然後用 NaOH (lmol/L)溶液調節pH值為9，再加入異丙醇作為氧化性自由基0H 清除劑，其 加入量為6ml/100ml，再將溶液充分攪拌混勻；
b. 將上述盛有配製好的混合溶液的密封容器放置於2. 5MeV、 7mA的電子加速器產生的電子 束輻照下進行輻照處理，其輻照劑量為14、 28、 42Mrad，輻照反應時間分別為10、 20、 30分鐘，這幾種條件最終所得粉末的性能差不多；
c. 然後將輻照後的產物旋蒸濃縮，透析，再用高速離心機離心分離，分離後的固體再用乙 醇洗滌多次，以去除其中未反應的離子以及過量的乙二胺四乙酸二鈉；
d. 將反應生成物放在真空乾燥箱中乾燥，溫度為7(TC，烘乾時間為12小時，最終得到白 色的納米硒化鎘粉末，即為硒化鎘量子點粉末。
上述實施例中所製得的樣品，用儀器進行各項特性測試，其測試情況及其結果如下1、 用X射線衍射分析(XRD)，從衍射峰值可以確定所製備的白色粉末為納米硒化鎘。
2、 利用原子力顯微鏡(AFM)，透射電子顯微鏡(TEM)，高倍透射電子顯微鏡(HRTEM) 對顆粒的形貌及大小進行觀察，可見到所製備的納米硒化鎘為顆粒狀，單分散性好，無團聚 現象，其平均粒徑為2.5nm。
3、 通過紫外可見分光光度計測試材料的光學性能，算得CdSe納米晶的禁帶寬度為2.78 eV，明顯大於塊狀CdSe的禁帶寬度(1.70eV)，顯示了納米材料的量子尺寸效應。
4、 通過螢光分光光度計分析儀測試樣品的光學性能，CdSe在350nm的激發波長下發射 藍光，螢光量子產率高達21.63%，又由於產物具有極好的水溶性，利用這種螢光特性可以用 於製造生物螢光探針。
權利要求
1.一種發射藍光的硒化鎘量子點粉末的合成方法，其特徵在於具有以下的工藝過程和步驟a.首先，用電子天平稱取一定量的二水合醋酸鎘和乙二胺四乙酸二鈉，將其溶於蒸餾水中，使溶液中鎘離子濃度與乙二胺四乙酸二鈉的摩爾濃度比為1∶3～1∶5，攪拌混合均勻；然後加入亞硒酸鈉，使其與鎘離子的摩爾濃度比為1∶1～1∶2，攪拌混合製成無色透明的溶膠，然後用1mol/L的NaOH溶液調節pH值為8～9，再加入異丙醇作為氧化性自由基OH·清除劑，其加入量為6～10ml/100ml，再將溶液充分攪拌混勻；b.將盛有上述配製好的混合溶液的密封容器放置於2.5MeV、6～7mA的電子加速器產生的電子束輻照下進行輻照處理，其輻照劑量為14～42Mrad，輻照反應時間為7～21分鐘；c.然後將輻照後的產物旋蒸濃縮，透析，再用高速離心機離心分離，分離後的固體再用乙醇洗滌多次，以去除其中未反應的離子以及過量的乙二胺四乙酸二鈉；d.將上述固體放在真空乾燥箱中乾燥，溫度為60～80℃，烘乾時間為7～12小時，最終得到白色的納米硒化鎘粉末，即為硒化鎘量子點粉末。
全文摘要
本發明涉及一種發射藍光的硒化鎘量子點粉末的合成方法，屬納米無機化合物半導體材料製造工藝技術領域。以二水合醋酸鎘和亞硒酸鈉為原料，乙二胺四乙酸二鈉為螯合劑，在弱鹼性的水溶液中，利用電子束輻照的方式合成了硒化鎘量子點，產物經分離，得到了硒化鎘量子點粉末。本發明所製備的硒化鎘粉末具有極好的水溶性，單分散性好，大小均一，平均粒徑為3nm，並發射藍光，具有良好的螢光特性，可用於製作生物螢光探針。
文檔編號C01B19/00GK101585517SQ20091005388
公開日2009年11月25日 申請日期2009年6月26日 優先權日2009年6月26日
發明者劉巖巖, 吳明紅, 方耀國, 珍 李, 潘登餘 申請人:上海大學