專利名稱：一種快速合成硒化錫量子點(diǎn)粉末的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用電子束輻照快速合成硒化錫量子點(diǎn)粉末的方法，屬納米無機(jī)化合物 半導(dǎo)體材料制造工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
納米材料是現(xiàn)今研究的熱點(diǎn)，位于科技前沿領(lǐng)域，其應(yīng)用也遍布各行各業(yè)。位于IV-VI 組分的半導(dǎo)體納米材料由于其獨(dú)特的光電化學(xué)性質(zhì)，應(yīng)用廣泛，因此成為近年來研究的熱點(diǎn)。 SnSe為IV-VI組分的半導(dǎo)體，具有優(yōu)越的電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)，廣泛應(yīng)用于紅外光電儀器和記憶 切換開關(guān)、熱電冷卻材料、濾光片、光學(xué)刻錄材料、太陽能電池材料、超離子材料、傳感器 和激光材料、全息圖的固相介質(zhì)等。
由于納米材料具有量子尺寸效應(yīng)，因此形貌和尺寸的改變會(huì)引起其各種性質(zhì)的變化，以 適用于不同的應(yīng)用要求。納米材料按維數(shù)分類，可分為零維、 一維、二維、三維。零維材料 是在原來體材料的三維上都極小化，通常也把零維的納米材料也稱為量子點(diǎn)(Quantumdots QDs)。盡管目前有人把所有的納米粒子(l-100nm)也稱為量子點(diǎn)，但從嚴(yán)格意義上來說，量子 點(diǎn)必須至少有一維的尺度顯示出量子限域效應(yīng)，所以嚴(yán)格的量子點(diǎn)定義為顆粒尺寸為 l-10nm的納米粒子。
已報(bào)道的制備SnSe的方法有溶劑熱法、刷鍍技術(shù)、化學(xué)蒸發(fā)轉(zhuǎn)移法、電化學(xué)沉積法。但 有工藝復(fù)雜，制備時(shí)間長(zhǎng)，需要高溫高壓，所用原料有毒等缺點(diǎn)。用電子束輻照技術(shù)制備納 米材料是一種新穎的方法，其制備過程簡(jiǎn)單、快速，所需原料低毒易得，產(chǎn)物性能良好，是 一種綠色高效的合成方法。其制備方法-輻照技術(shù)若在制備半導(dǎo)體納米晶得到廣泛應(yīng)用，將簡(jiǎn) 化工藝流程，提高生產(chǎn)效率，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
合成產(chǎn)物為單分散好、平均粒徑為2.5nm,禁帶寬度為1.9ev的SnSe水溶性量子點(diǎn)，目
前并無關(guān)于SnSe量子點(diǎn)合成方法的報(bào)導(dǎo)。且產(chǎn)物具有良好的光學(xué)性質(zhì)，在電池電極材料方面 也有極大的潛在應(yīng)用價(jià)值，還可應(yīng)用于紅外光電儀器和記憶切換開關(guān)、熱電冷卻材料、濾光 片、光學(xué)刻錄材料、太陽能電池材料、超離子材料、傳感器和激光材料、全息圖的固相介質(zhì) 等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種快速合成硒化錫量子點(diǎn)粉末的方法。 本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。
一種快速合成硒化錫量子點(diǎn)粉末的方法，其特征在于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氯化亞錫溶于蒸餾水中，然后加入過量的氫氧化鈉 固體，攪拌混合至溶液澄清；再加入十六垸基三甲基溴化銨(CTAB)作為表面活性劑， 表面活性劑與錫離子的摩爾濃度比為4: 1 8: 1，充分混合；接著加入亞硒酸鈉，使硒 原子與錫原子的摩爾濃度比為1: 2，攪拌混合制成無色透明的溶膠，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?jǐn)嚢杌靹颍?br> b. 將上述盛有配制好的混合溶液的密封容器放置于2.5MeV、 6 7mA的電子加速器產(chǎn)生的 電子束輻照下進(jìn)行輻照反應(yīng)，其輻照劑量為14 42Mrad，輻照反應(yīng)時(shí)間為7 21分鐘；
c. 然后將輻照后的產(chǎn)物旋蒸濃縮，透析除去有機(jī)物，再用高速離心機(jī)離心分離，分離后的固 體再用乙醇洗滌多次，以去除其中未反應(yīng)的離子；
d. 將上述固體放在真空干燥箱中干燥，溫度為60 80°C，烘干時(shí)間為7 12小時(shí)，最終得 到白色的納米硒化錫粉末，即為硒化鎘量子點(diǎn)粉末。
本發(fā)明通過使用電子加速器產(chǎn)生的電子束作為輻射源來制備納米硫化鎘，在輻射合成過 程中無污染，且能快速制備出單分散性好、大小均一、具有明顯量子尺寸效應(yīng)的錫化硒量子 點(diǎn)。本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，無任何中間產(chǎn)物，操作方便，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。利用本發(fā)明 方法制備出的硒化錫量子點(diǎn)可用于制造電池材料。
本發(fā)明的制備過程中，加入過量的氫氧化鈉，是為了防止錫離子水解，將氫氧化鈉作為 配合劑，與錫離子發(fā)生配位反應(yīng)。CTAB作為表面活性劑，緊緊包裹在粒子表面，使顆粒表 面全部為親水性基團(tuán)-氨基，不但可以控制粒子成核的生長(zhǎng)，防止粒子團(tuán)聚，而且生成的硒化 錫顆粒具有極好的水溶性。加入異丙醇的作用是清除OH，氧化性自由基。電子束輻照法的 輻照過程快速，有利于抑制顆粒成核后進(jìn)一步長(zhǎng)大，所以可制備出普通方法無法實(shí)現(xiàn)的超小 的硒化錫顆粒。
本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是可以在常溫常壓下不使用任何催化劑就能進(jìn)行操作，且制備過程 只需十幾分鐘的時(shí)間，非?？焖俸?jiǎn)單；另外，由于電子束由電子加速器產(chǎn)生、電子加速器關(guān) 閉、電子束立即消失，故安全性好，無污染，有利于環(huán)保。


圖l為SnSe粉末的XRD圖譜，圖中橫坐標(biāo)為角度單位(。)，從圖中可看出產(chǎn)物為SnSe。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。 實(shí)施例l
本發(fā)明的具體制備步驟如下-
4a. 首先，用電子天平稱取一定量的二水合氯化亞錫溶于蒸餾水中，然后加入過量的氫氧化 鈉固體，攪拌混合至溶液澄清再加入十六垸基三甲基溴化銨(CTAB)作為表面活性 劑，與錫離子的摩爾濃度比為6: 1，充分混合；接著加入亞硒酸鈉，使硒原子與錫原子 的摩爾濃度比為l: 1，攪拌混合制成無色透明的溶膠，再加入異丙醇作為氧化性自由基 OH，清除劑，其加入量為6ml/100ml，再將溶液充分?jǐn)嚢杌靹颉?br> b. 將上述盛有配制好的混合溶液的密封容器放置于2.5MeV、 7mA的電子加速器產(chǎn)生的電 子束輻照下進(jìn)行輻照處理，其輻照劑量分別為14、 28、 42Mrad,輻照反應(yīng)時(shí)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. 然后將輻照后的產(chǎn)物旋蒸濃縮，透析除去有機(jī)物，再用高速離心機(jī)離心分離，分離后的
固體再用乙醇洗漆多次，以去除其中未反應(yīng)的離子；
d. 將反應(yīng)生成物放在真空干燥箱中干燥，溫度為70'C，烘干時(shí)間為12小時(shí)，最終得到白色
的納米硒化錫粉末，即為硒化鎘量子點(diǎn)粉末。 上述實(shí)施例中所制得的樣品，用儀器進(jìn)行各項(xiàng)特性測(cè)試，其測(cè)試情況及其結(jié)果如下
1、 用X射線衍射分析(XRD),從衍射峰值可以確定所制備的白色粉末為納米硒化錫。
2、 利用透射電子顯微鏡(TEM)，高倍透射電子顯微鏡(HRTEM)對(duì)顆粒的形貌及大小 進(jìn)行觀察，可見到所制備的納米硒化錫為顆粒狀，單分散性好，無團(tuán)聚現(xiàn)象，其平均粒度為 2.5nm。
3、 通過紫外可見分光光度計(jì)測(cè)試材料的光學(xué)性能，所制備的納米硒化錫禁帶寬度為 1.9eV，相對(duì)塊狀材料(0.9eV)發(fā)生了明顯藍(lán)移，顯示了納米半導(dǎo)體材料的量子尺寸效應(yīng)。
4、 通過熒光分光光度計(jì)分析儀測(cè)試樣品的光學(xué)性能，所制備的納米硒化錫的發(fā)射峰所在 的波長(zhǎng)為420nm，相對(duì)塊體材料其發(fā)射峰發(fā)射明顯藍(lán)移，移到了紫光波段，這也與產(chǎn)物發(fā)射 藍(lán)紫光的現(xiàn)象一致。
權(quán)利要求
1.一種快速合成硒化錫量子點(diǎn)粉末的方法，其特征在于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氯化亞錫溶于蒸餾水中，然后加入過量的氫氧化鈉固體，攪拌混合至溶液澄清；再加入十六烷基三甲基溴化銨作為表面活性劑，表面活性劑與錫離子的摩爾濃度比為4∶1～8∶1，充分混合；接著加入亞硒酸鈉，使硒原子與錫原子的摩爾濃度比為1∶1～1∶2，攪拌混合制成無色透明的溶膠，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?jǐn)嚢杌靹颍籦.將上述盛有配制好的混合溶液的密封容器放置于2.5MeV、6～7mA的電子加速器產(chǎn)生的電子束輻照下進(jìn)行輻照反應(yīng)，其輻照劑量為14～42Mrad，輻照反應(yīng)時(shí)間為7～21分鐘；c.然后將輻照后的產(chǎn)物旋蒸濃縮，透析除去有機(jī)物，再用高速離心機(jī)離心分離，分離后的固體再用乙醇洗滌多次，以去除其中未反應(yīng)的離子；d.將上述固體放在真空干燥箱中干燥，溫度為60～80℃，烘干時(shí)間為7～12小時(shí)，最終得到白色的納米硒化錫粉末，即為硒化鎘量子點(diǎn)粉末。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種快速合成硒化錫量子點(diǎn)粉末的方法，屬納米無機(jī)化合物半導(dǎo)體材料制造工藝技術(shù)領(lǐng)域。以二水合氯化亞錫和亞硒酸鈉為原料，十六烷基三甲基溴化銨為表面活性劑，在氫氧化鈉堿性溶液中，利用電子束輻照的方式合成了錫化硒量子點(diǎn)，產(chǎn)物經(jīng)分離，得到了硒化錫納米粉末。本發(fā)明所制備的硒化錫量子點(diǎn)具有極好的水溶性，顆粒狀，單分散性好，大小均一，平均粒徑為2.5nm，并具有良好的光電性能。
文檔編號(hào)C01B19/04GK101585518SQ20091005388
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者劉巖巖, 吳明紅, 方耀國(guó), 珍 李, 潘登余 申請(qǐng)人:上海大學(xué)