本發(fā)明涉及新型納米材料領(lǐng)域，特別是涉及一種二硫化鉬量子點(diǎn)的制備方法。

背景技術(shù)：

作為一種類石墨烯的二維納米材料，層狀二硫化鉬納米材料具有許多獨(dú)特的物理化學(xué)特性。二硫化鉬納米材料的帶隙與層數(shù)有關(guān)，當(dāng)剝離至單層時(shí)，其半導(dǎo)體間隙從間接帶隙結(jié)構(gòu)將轉(zhuǎn)換為直接帶隙結(jié)果，導(dǎo)致光子吸收截面比石墨烯和貴金屬納米顆粒還要大，其熒光量子效率也得到大大增強(qiáng)。比表面積大、光吸收截面大、量子效率高、機(jī)械性能好、帶隙結(jié)構(gòu)獨(dú)特使二硫化鉬納米材料在光電器件、傳感器、催化、電池、儲(chǔ)存及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。而二硫化鉬量子點(diǎn)其具有超小的尺寸，因而具有更大的比表面積、更強(qiáng)的量子限域和邊界效應(yīng)，在傳感器、光學(xué)探針及癌癥治療等方面更具應(yīng)用前景，因此，二硫化鉬量子點(diǎn)的制備極具現(xiàn)實(shí)意義。

目前，制備二硫化鉬量子點(diǎn)的方法包括機(jī)械剝離法(如研磨法)、化學(xué)合成法、化學(xué)氣象層積、激光消融、電子束刻蝕方法等。機(jī)械剝離法制備量子點(diǎn)產(chǎn)率低、耗時(shí)長(zhǎng)；化學(xué)合成法制備的量子點(diǎn)表面通常含有配體，不利于電子傳輸；化學(xué)氣象層積、激光消融、電子束刻蝕方法無法大規(guī)模和高效率制備量子點(diǎn)。申請(qǐng)公布號(hào)cn105271411a,發(fā)明名稱:一種二硫化鉬量子點(diǎn)的制備方法,包括以下步驟：(1)將二硫化鉬粉末分散在無水乙醇中；向該溶液中加入氫氧化鈉，氫氧化鈉加入量為0.5-3mg/ml，超聲混勻后得到混合溶液；(2)將步驟(1)所述混合溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，密封，在100-200℃烘箱內(nèi)反應(yīng)3-24h，自然冷卻至室溫，過濾后收集所得濾液；(3)將步驟(2)所得濾液在透析袋中透析至中性，去除雜質(zhì)小分子，干燥后即得到二硫化鉬量子點(diǎn)，該二硫化鉬量子點(diǎn)隨著激發(fā)光波長(zhǎng)的不同，二硫化鉬量子點(diǎn)的發(fā)射光波長(zhǎng)也不同，其中最大激發(fā)波長(zhǎng)為370nm，此時(shí)的最大熒光發(fā)射波長(zhǎng)為461nm，屬于可見光范圍。該操作簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保，成本低，工藝條件易于實(shí)現(xiàn)，所制備的二硫化鉬量子點(diǎn)具有優(yōu)良的分散性、水溶性和強(qiáng)的熒光性。在光電子器件、鋰離子電池、生物成像、光電催化等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。但是反應(yīng)過程中需要?dú)溲趸c可以同時(shí)作為一種腐蝕、插層、剝離試劑，在腐蝕大尺寸二硫化鉬表面的同時(shí)，插入其層與層之間，得到小尺寸二硫化鉬量子點(diǎn)。但是氫氧化鈉對(duì)環(huán)境污染比較大，并且需要采用聚四氟乙烯內(nèi)襯反應(yīng)釜反應(yīng)，不利于大規(guī)模生產(chǎn)，并且生產(chǎn)要求高。因此開發(fā)一種高產(chǎn)率、規(guī)?；苽涠蚧f量子點(diǎn)的制備方法迫在眉睫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種二硫化鉬量子點(diǎn)的制備方法，解決現(xiàn)有二硫化鉬量子點(diǎn)制備方法產(chǎn)率低、耗時(shí)長(zhǎng)、無法大規(guī)模和高效率制備量子點(diǎn)的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種二硫化鉬量子點(diǎn)的制備方法，包括以下步驟：

(1)將200-300mg粒徑不大于4μm的二硫化鉬粉末置于研缽中，加入0.8-1.2g離子液體并在研缽中研磨，得到第一分散液；

(2)采用有機(jī)溶劑稀釋第一分散液，轉(zhuǎn)移到密閉玻璃容器中，玻璃容器置于超聲波中處理，超聲波處理結(jié)束后冷卻至室溫，離心并收集沉淀；

(3)將所述的沉淀重新溶于所述有機(jī)溶劑并轉(zhuǎn)移至密閉玻璃容器，置于95-105℃恒溫烘箱中反應(yīng)3-5小時(shí)，將所得反應(yīng)液冷卻至室溫，收集90％上層清液，得到第二分散液；

(4)采用所述有機(jī)溶劑加入玻璃容器中，搖勻，重復(fù)(3)中所述步驟；

(5)將所述第二分散液真空旋蒸，并重新溶解于去離子水，得到二硫化鉬量子點(diǎn)溶液。

優(yōu)選地：二硫化鉬粉末的粒徑小于2μm。

優(yōu)選地：步驟(1)中，所述的研缽為瑪瑙研缽，所述研磨時(shí)間為1小時(shí)。

優(yōu)選地：步驟(2)中，所述的超聲波處理為：超聲功率為100-150w，超聲時(shí)間為1-3小時(shí)。

優(yōu)選地：所述恒溫烘箱的溫度為100℃，所述反應(yīng)的時(shí)間為4小時(shí)。

優(yōu)選地：所述離子液體為1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽。

優(yōu)選地：所述有機(jī)溶劑包括n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、二甲亞砜、二甲基咪唑啉和乙醇的一種或多種。

優(yōu)選地：所述離心轉(zhuǎn)速為10000-15000轉(zhuǎn)/分，離心時(shí)間為5-15分鐘。

優(yōu)選地：所述步驟(5)溶液中二硫化鉬量子點(diǎn)的濃度為2.5g/l。

優(yōu)選地：所述第二分散液用真空旋蒸儀蒸干并回收有機(jī)溶劑。

優(yōu)選的，步驟(2)中，所述的密閉玻璃容器為100ml血清瓶或其他相似容器。

本發(fā)明也提供了一種二硫化鉬量子點(diǎn)，所述二硫化鉬量子點(diǎn)的尺寸為2-4nm。

本發(fā)明有益效果：

本發(fā)明的二硫化鉬量子點(diǎn)的制備方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)二硫化鉬塊體的剝離和碎裂，此方法工藝簡(jiǎn)單、耗時(shí)短、產(chǎn)率高、可重復(fù)性好，適合大規(guī)模生產(chǎn)，相比目前的機(jī)械剝離法及化學(xué)氣象層積等方法具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可獲得單分散性好、尺寸均勻的超小型二硫化鉬量子點(diǎn)，易實(shí)現(xiàn)低成本產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

二硫化鉬量子點(diǎn)的制備方法實(shí)現(xiàn)從二硫化鉬塊體到量子點(diǎn)的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化制備，為二硫化鉬量子點(diǎn)在光電器件、傳感器、催化、電池、儲(chǔ)存及生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

本發(fā)明的制備方法制備得到的二硫化鉬量子點(diǎn)，所述二硫化鉬量子點(diǎn)的尺寸在2-4nm，粒徑分布較窄，尺寸較小，在紫外光可見區(qū)表現(xiàn)出明顯的吸收特性，可以應(yīng)用于制備光熱治療藥物、光學(xué)生物標(biāo)記物、傳感器等生物醫(yī)學(xué)前沿領(lǐng)域。

本發(fā)明中離子液體加入到研缽中和二硫化鉬粉末一起研磨，此離子液體的表面能與二硫化鉬的表面能非常接近，因此，此離子液體能夠有效的削弱層間范德華力，高效的將二硫化鉬剝離成少層納米片。另外，離子液體是可循環(huán)使用的綠色有機(jī)溶劑，不會(huì)造成環(huán)境污染。

本發(fā)明的步驟(1)中，離子液體加入到研缽中和二硫化鉬粉末一起研磨，此離子液體的表面能與二硫化鉬的表面能非常接近，因此，此離子液體能夠有效的削弱層間范德華力，高效的將二硫化鉬剝離成少層納米片。另外，離子液體是可循環(huán)使用的綠色有機(jī)溶劑，不會(huì)造成環(huán)境污染。

本發(fā)明的步驟(2)中，用有機(jī)溶劑稀釋第一分散液，并將收集到分散液轉(zhuǎn)移到玻璃密閉容器中，用超聲波處理來進(jìn)行二硫化鉬剝離，超聲提供的能量能削弱層間范德華力，使其更進(jìn)一步剝離并得到少量量子點(diǎn)。

本發(fā)明的步驟(3)中，在溫度為95-105℃下加熱3-5小時(shí)來進(jìn)行二硫化鉬納米片碎裂，高溫提供的能量能使二硫化鉬納米片被割裂成小尺寸，從而逐漸形成量子點(diǎn)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制得的二硫化鉬量子點(diǎn)在去離子水中的紫外可見吸收光譜；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制得的二硫化鉬量子點(diǎn)的低倍透射電子顯微鏡成像圖(tem)；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1制得的二硫化鉬量子點(diǎn)的高倍透射電子顯微鏡成像圖(hrtem)；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1制得的二硫化鉬量子點(diǎn)的原子力顯微鏡成像圖(afm)。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

一種二硫化鉬量子點(diǎn)的制備方法，包括如下步驟：

(1)將250mg粒徑小于2μm的二硫化鉬粉末置于瑪瑙研缽中，加入1g1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽并在瑪瑙研缽中研磨1小時(shí)，得到第一分散液；

(2)采用10mln-甲基吡咯烷酮稀釋第一分散液，轉(zhuǎn)移到密閉玻璃容器中，玻璃容器置于功率為120w的超聲波中處理2小時(shí)，待冷卻至室溫后，在12000轉(zhuǎn)/分下離心10分鐘，收集沉淀；

(3)將所述的沉淀重新溶于50mln-甲基吡咯烷酮并轉(zhuǎn)移至密閉玻璃容器，置于100℃恒溫烘箱中反應(yīng)4小時(shí)，將所得反應(yīng)液冷卻至室溫，用移液槍收集90％上層清液，得到第二分散液；

(4)采用45mln-甲基吡咯烷酮加入玻璃容器中，搖勻，重復(fù)(3)中所述步奏；

(5)將所述第二分散液真空旋蒸，超聲處理5分鐘使其重新溶于去離子水中，使溶液中的二硫化鉬量子點(diǎn)的濃度為2.5g/l，得到二硫化鉬量子點(diǎn)溶液。

本實(shí)施例1所得的二硫化鉬量子點(diǎn)較穩(wěn)定，可以在室溫下存放6個(gè)月。將本實(shí)施例1所得的二硫化鉬量子點(diǎn)進(jìn)行表征，結(jié)果如1-4圖所示。圖1可以看出二硫化鉬量子點(diǎn)在250-600nm區(qū)域表現(xiàn)出明顯的吸收特性，齊吸收峰值約在270nm；圖2中可以看出所制得的二硫化鉬量子點(diǎn)單分散性好、尺寸均勻，其尺寸在3nm左右；圖3中可以明顯看到二硫化鉬量子點(diǎn)原子層的晶格條紋，其中，晶格間距為0.23nm，對(duì)用于二硫化鉬量子點(diǎn)的(103)晶面；圖4中可以看出所制得的二硫化鉬量子點(diǎn)厚度為1-2nm，對(duì)應(yīng)于1-3層二硫化鉬。

實(shí)施例2

一種二硫化鉬量子點(diǎn)的制備方法，包括如下步驟：

(1)將300mg粒徑2-4μm的二硫化鉬粉末置于瑪瑙研缽中，加入1.2g1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽并在瑪瑙研缽中研磨1小時(shí)，得到第一分散液；

(2)采用10ml二甲亞砜稀釋第一分散液，轉(zhuǎn)移到密閉玻璃容器中，玻璃容器置于功率為150w的超聲波中處理1小時(shí)，待冷卻至室溫后，在15000轉(zhuǎn)/分下離心5分鐘，收集沉淀；

(3)將所述的沉淀重新溶于50ml二甲亞砜并轉(zhuǎn)移至密閉玻璃容器，置于95℃恒溫烘箱中反應(yīng)5小時(shí)，將所得反應(yīng)液冷卻至室溫，用收集90％上層清液，得到第二分散液；

(4)采用45ml二甲亞砜加入玻璃容器中，搖勻，重復(fù)(3)中所述步奏；

(5)將所述第二分散液真空旋蒸，超聲處理5分鐘使其重新溶于去離子水中，使溶液中的二硫化鉬量子點(diǎn)的濃度為2.5g/l，得到二硫化鉬量子點(diǎn)溶液。

本實(shí)施例所得的二硫化鉬量子點(diǎn)較穩(wěn)定，可以在室溫下存放6個(gè)月。將本實(shí)施例所得的二硫化鉬量子點(diǎn)進(jìn)行表征，結(jié)果與實(shí)施例1類似。

實(shí)施例3

一種二硫化鉬量子點(diǎn)的制備方法，包括如下步驟：

(1)將200mg粒徑小于2μm的二硫化鉬粉末置于瑪瑙研缽中，加入0.8g1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽并在瑪瑙研缽中研磨1小時(shí)，得到第一分散液；

(2)采用10ml二甲基咪唑啉和乙醇的混合液(二甲基咪唑啉和乙醇體積比為1:1)稀釋第一分散液，轉(zhuǎn)移到密閉玻璃容器中，玻璃容器置于功率為100w的超聲波中處理3小時(shí)，待冷卻至室溫后，在10000轉(zhuǎn)/分下離心15分鐘，收集沉淀；

(3)將所述的沉淀重新溶于50ml二甲基咪唑啉和乙醇的混合液(二甲基咪唑啉和乙醇體積比為1:1)并轉(zhuǎn)移至密閉玻璃容器，置于105℃恒溫烘箱中反應(yīng)3小時(shí)，將所得反應(yīng)液冷卻至室溫，用收集90％上層清液，得到第二分散液；

(4)采用45ml二甲基咪唑啉和乙醇的混合液(二甲基咪唑啉和乙醇體積比為1:1)加入玻璃容器中，搖勻，重復(fù)(3)中所述步奏；

(5)將所述第二分散液真空旋蒸，超聲處理5分鐘使其重新溶于去離子水中，使溶液中的二硫化鉬量子點(diǎn)的濃度為2.5g/l，得到二硫化鉬量子點(diǎn)溶液。

本實(shí)施例所得的二硫化鉬量子點(diǎn)較穩(wěn)定，可以在室溫下存放6個(gè)月。將本實(shí)施例1得的二硫化鉬量子點(diǎn)進(jìn)行表征，結(jié)果與實(shí)施例1類似。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。