本發(fā)明涉及一種常溫常壓制備硫化銀量子點(diǎn)的方法；屬于半導(dǎo)體納米材料制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體量子點(diǎn)(semiconductorquantumdot)又可稱為半導(dǎo)體納米微晶體(semiconductornanocrystal)，是一種由ii-vi族或iii-v族元素組成的穩(wěn)定的、溶于水的、尺寸在2～20nm之間的納米晶粒，半導(dǎo)體量子點(diǎn)在照明、顯示器、激光器以及生物熒光標(biāo)記等領(lǐng)域都有著十分重要的應(yīng)用。在量子點(diǎn)中，載流子在三個(gè)維度上都受到勢(shì)壘約束而不能自由運(yùn)動(dòng)根據(jù)量子力學(xué)分析，量子點(diǎn)中的載流子在三個(gè)維度方向上的能量都是量子化的，其態(tài)密度分布為一系列的分立函數(shù)，類(lèi)似于原子光譜性質(zhì)，因而人們往往也把量子點(diǎn)稱之為“人工原子”控制量子點(diǎn)的幾何形狀和尺寸可改變其電子態(tài)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)器件的電學(xué)和光學(xué)性質(zhì)的“剪裁”，是目前“能帶工程”設(shè)計(jì)的一個(gè)重要組成部分，也是國(guó)際研究的前沿?zé)狳c(diǎn)領(lǐng)域。

硫化銀(ag2s)作為典型的二元半導(dǎo)體，其帶隙較窄，僅為1.1ev，與之相對(duì)應(yīng)的具有近紅外吸收熒光的性質(zhì)，而且由于其本身的低毒性而在生物熒光標(biāo)記方面有著較好的應(yīng)用前景。但是，同常見(jiàn)的ii-vi、iii-v族或者iv-vi族量子點(diǎn)相比，合成ag2s量子點(diǎn)的相關(guān)工作比較少，而且目前所制備出的量子點(diǎn)普遍發(fā)光性質(zhì)較差，合成工藝較復(fù)雜(一種硫化銀量子點(diǎn)的制備方法-201210384998.0)。隨著合成技術(shù)的發(fā)展，在2010年wang小組報(bào)道了使用單元有機(jī)前體熱分解法制備尺寸在5nm以上的ag2s量子點(diǎn)(j.am.chem.soc.2010,132,1470)，并且該方法合成的ag2s量子點(diǎn)具有近紅外光學(xué)性質(zhì)，只是該方法需要200℃以上的高溫，制備的粒子熒光量子效率比較低，且吸收光譜并不明顯。

目前ag2s量子點(diǎn)合成方面還存在著許多問(wèn)題，前人已經(jīng)做出了很多突破；但是，現(xiàn)有的合成方法多數(shù)需要較苛刻的實(shí)驗(yàn)條件，例如操作過(guò)程復(fù)雜，操作溫度高，能耗大，價(jià)格昂貴等等。因此，對(duì)于建立新的操作簡(jiǎn)便、成本低廉、可大量生產(chǎn)的合成ag2s量子點(diǎn)的方法，對(duì)于納米晶合成以及相關(guān)材料應(yīng)用領(lǐng)域有著十分重要的意義。經(jīng)檢索，關(guān)于常溫常壓制備硫化銀量子點(diǎn)的方法未見(jiàn)報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中ag2s量子點(diǎn)的合成方法多數(shù)需要較苛刻的實(shí)驗(yàn)條件的不足，本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種常溫常壓制備硫化銀量子點(diǎn)的方法。

本發(fā)明所述常溫常壓制備硫化銀量子點(diǎn)的方法，步驟是：

①ag2o納米顆粒的制備：將agno3粉末加入去離子水中，使其濃度達(dá)到1g/l～10g/l，攪拌，超聲分散30±5min使agno3完全溶解，并在50w、40khz超聲條件下，滴加濃度為0.05～0.5m的naoh溶液使所得硝酸銀水溶液的ph＝14；過(guò)濾，收集產(chǎn)物，洗滌，70±2℃下干燥10h～20h，得到棕色的粉末即為ag2o納米顆粒；

②硫化銀量子點(diǎn)的合成：將制得的ag2o納米顆粒超聲分散在去離子水中，使其濃度達(dá)到0.1g/l～5g/l，磁力攪拌10±5min，然后按照s與o的摩爾比為8:1～2:1的量，向該溶液中滴加濃度為0.001～0.1mol/l的na2s溶液，繼續(xù)攪拌12h～24h，超聲分散30±5min，離心，收集產(chǎn)物，洗滌，即制得硫化銀量子點(diǎn)。

上述常溫常壓制備硫化銀量子點(diǎn)的方法，優(yōu)選的實(shí)施方式是：

①ag2o納米顆粒的制備：將agno3粉末加入去離子水中，使其濃度達(dá)到5g/l，攪拌，超聲分散30min使agno3完全溶解，并在50w、40khz超聲條件下，滴加濃度為0.1m的naoh溶液使所得硝酸銀水溶液的ph＝14；過(guò)濾，收集產(chǎn)物，洗滌，70℃下干燥12h，得到棕色的粉末即為ag2o納米顆粒；

②硫化銀量子點(diǎn)的合成：將制得的ag2o納米顆粒超聲分散在去離子水中，使其濃度達(dá)到0.2g/l，磁力攪拌10min，然后按照s與o的摩爾比為1:1的量，向該溶液中滴加濃度為0.01mol/l的na2s溶液，繼續(xù)攪拌12h，超聲分散30min，離心，收集產(chǎn)物，洗滌，即制得硫化銀量子點(diǎn)。

本發(fā)明所述常溫常壓方法制備的硫化銀量子點(diǎn)，其特征是：所述硫化銀量子點(diǎn)是以ag2o納米顆粒為基質(zhì)，其表面被硫化制得的尺寸均一、尺寸范圍為1～10nm的ag2s量子點(diǎn)；其中，所述ag2o納米顆粒粒徑尺寸為50nm～100nm。

其中：所述硫化銀量子點(diǎn)優(yōu)選是以ag2o納米顆粒為基質(zhì)，其表面被硫化制得的尺寸均一、尺寸范圍為5～8nm的ag2s量子點(diǎn)；其中，所述ag2o納米顆粒粒徑尺寸為50nm～80nm。

本發(fā)明公開(kāi)的常溫常壓制備硫化銀量子點(diǎn)的方法，所述ag2s量子點(diǎn)在常溫常壓下，采用簡(jiǎn)單的置換反應(yīng)制備，以50～100nm的ag2o納米顆粒為基質(zhì)，均勻分散在水中；按照s與o的摩爾比分別為8:1～2:1，加入一定量的硫化鈉水溶液進(jìn)行表面硫化，充分反應(yīng)制得；制得的ag2s量子點(diǎn)在紫外光條件下，具有較好的光致發(fā)光特性，在近紅外光條件下，具有較高的光熱效應(yīng)。本發(fā)明所述常溫常壓方法制備的硫化銀量子點(diǎn)尺寸均一，方法操作簡(jiǎn)便、成本低廉、可用于大量的合成生產(chǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為制備的ag2s量子點(diǎn)水分散液表觀照片。

其中：(a)及其紫外燈下該水分散液照片(b)。由圖中可以看出，紫外燈照射下，具有藍(lán)色熒光。

圖2為制備的ag2s量子點(diǎn)的投射電子顯微鏡(tem)照片。

圖3為制備的ag2s量子點(diǎn)的eds元素分析。

圖4為制備的ag2s量子點(diǎn)的光致發(fā)光光譜(pl)。

圖5為ag2s量子點(diǎn)水分散液以及純水在850nmled紅外燈下的光熱效應(yīng)。

其中：在850nmled照射下，ag2s量子點(diǎn)水分散液的溫度增加顯著，較純水溶液溫度增加2.5℃。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

①ag2o納米顆粒的制備：將agno3粉末加入去離子水中，使其濃度達(dá)到5g/l，攪拌，超聲分散30min使agno3完全溶解，并在50w、40khz超聲條件下，滴加濃度為0.1m的naoh溶液使所得硝酸銀水溶液的ph＝14；過(guò)濾，收集產(chǎn)物，洗滌，70℃下干燥12h，得到棕色的粉末即為ag2o納米顆粒；

②硫化銀量子點(diǎn)的合成：將制得的ag2o納米顆粒超聲分散在去離子水中，使其濃度達(dá)到0.2g/l，磁力攪拌10min，然后按照s與o的摩爾比為1:1的量，向該溶液中滴加濃度為0.01mol/l的na2s溶液，繼續(xù)攪拌12h，超聲分散30min，離心，收集產(chǎn)物，洗滌，即制得硫化銀量子點(diǎn)。

將上述制得的ag2s量子點(diǎn)進(jìn)行如下鑒定和檢測(cè)：

將所得的ag2s量子點(diǎn)樣品用佳能相機(jī)進(jìn)行表觀照片采集，并在zf-1紫外分析儀點(diǎn)陣紫外燈照射下，進(jìn)行照片采集(結(jié)果見(jiàn)圖1)。

由圖1可以看出，在紫外燈照射下，ag2s量子點(diǎn)樣品具有較強(qiáng)的光致發(fā)光特性。

將所得的ag2s量子點(diǎn)樣品用日本jeol公司生產(chǎn)jeol2100f型透射電子顯微鏡進(jìn)行觀察(結(jié)果見(jiàn)圖2)。

由圖2可以看出得到的ag2s量子點(diǎn)尺寸均一，大小約為5nm～8nm。

將所得的ag2s量子點(diǎn)樣品用進(jìn)行eds元素分析(結(jié)果見(jiàn)圖2)。

由圖3可以看出得到的ag2s量子點(diǎn)由元素ag以及s構(gòu)成。

將所得的ag2s量子點(diǎn)樣品用日本hitachif-4500型熒光光譜儀測(cè)定其光致發(fā)光光譜(見(jiàn)圖4)。

將所得的ag2s量子點(diǎn)樣品水分散液，進(jìn)行光熱性能測(cè)定(結(jié)果見(jiàn)圖5)。

由圖5可以看出，在850nmled照射下，ag2s量子點(diǎn)水分散液的溫度增加顯著，較純水溶液溫度增加2.5℃。

實(shí)施例2：

①ag2o納米顆粒的制備：將agno3粉末加入去離子水中，使其濃度達(dá)到1g/l，攪拌，超聲分散30min使agno3完全溶解，并在50w、40khz超聲條件下，滴加濃度為0.05mol/l的naoh溶液使所得硝酸銀水溶液的ph＝12；過(guò)濾，收集產(chǎn)物，洗滌，70℃下干燥10h，得到棕色的粉末即為ag2o納米顆粒；

②硫化銀量子點(diǎn)的合成：將制得的ag2o納米顆粒超聲分散在去離子水中，使其濃度達(dá)到0.1g/l，磁力攪拌10min，然后按照s與o的摩爾比為8:1的量，向該溶液中滴加濃度為0.001mol/l的na2s溶液，繼續(xù)攪拌18h，超聲分散30min，離心，收集產(chǎn)物，洗滌，即制得硫化銀量子點(diǎn)。

實(shí)施例3：

①ag2o納米顆粒的制備：將agno3粉末加入去離子水中，使其濃度達(dá)到3g/l，攪拌，超聲分散30min使agno3完全溶解，并在50w、40khz超聲條件下，滴加濃度為0.2mol/l的naoh溶液使所得硝酸銀水溶液的ph＝13；過(guò)濾，收集產(chǎn)物，洗滌，70℃下干燥15h，得到棕色的粉末即為ag2o納米顆粒；

②硫化銀量子點(diǎn)的合成：將制得的ag2o納米顆粒超聲分散在去離子水中，使其濃度達(dá)到1g/l，磁力攪拌10min，然后按照s與o的摩爾比為4:1的量，向該溶液中滴加濃度為0.04mol/l的na2s溶液，繼續(xù)攪拌16h，超聲分散30min，離心，收集產(chǎn)物，洗滌，即制得硫化銀量子點(diǎn)。

實(shí)施例4：

①ag2o納米顆粒的制備，采用簡(jiǎn)單沉淀制備ag2o納米顆粒：將agno3粉末溶解在去離子水中，值得溶液的濃度為5g/l的硝酸銀水溶液，攪拌，超聲分別30±5min使其完全溶解，并在超聲(50w,40khz)條件下，滴加0.2mol/l的naoh溶液至溶液ph＝14。最后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、70±2℃下干燥18h，得到棕色粉末即ag2o納米顆粒。

②ag2s量子點(diǎn)的合成，將所制備的ag2o納米顆粒超聲分散在去離子水中，制得濃度為2g/l，磁力攪拌10min，并加入0.05mol/l的na2s溶液(其中加入量按照s與o的摩爾比分別為2:1，繼續(xù)攪拌12h～24h，超聲分散30±5min，最后經(jīng)離心，洗滌，取上清液，制得ag2s量子點(diǎn)。

實(shí)施例5：

①ag2o納米顆粒的制備，采用簡(jiǎn)單沉淀制備ag2o納米顆粒：將agno3粉末溶解在去離子水中，值得溶液的濃度為7g/l的硝酸銀水溶液，攪拌，超聲分別30±5min使其完全溶解，并在超聲(50w,40khz)條件下，滴加0.4mol/l的naoh溶液至溶液ph＝13。最后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、70±2℃下干燥18h，得到棕色粉末即ag2o納米顆粒。

②ag2s量子點(diǎn)的合成，將所制備的ag2o納米顆粒超聲分散在去離子水中，制得濃度為4g/l，磁力攪拌10min，并加入0.08mol/l的na2s溶液(其中加入量按照s與o的摩爾比分別為1:1，繼續(xù)攪拌22h，超聲分散30±5min，最后經(jīng)離心，洗滌，取上清液，制得ag2s量子點(diǎn)。

實(shí)施例6：

①ag2o納米顆粒的制備，采用簡(jiǎn)單沉淀制備ag2o納米顆粒：將agno3粉末溶解在去離子水中，值得溶液的濃度為10g/l的硝酸銀水溶液，攪拌，超聲分別30±5min使其完全溶解，并在超聲(50w,40khz)條件下，滴加0.5mol/l的naoh溶液至溶液ph＝14。最后經(jīng)過(guò)濾、洗滌、70±2℃下干燥20h，得到棕色粉末即ag2o納米顆粒。

②ag2s量子點(diǎn)的合成，將所制備的ag2o納米顆粒超聲分散在去離子水中，制得濃度為5g/l，磁力攪拌10min，并加入0.1mol/l的na2s溶液(其中加入量按照s與o的摩爾比分別為2:1，繼續(xù)攪拌24h，超聲分散30±5min，最后經(jīng)離心，洗滌，取上清液，制得ag2s量子點(diǎn)。