專利名稱：Cu的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米半導(dǎo)體材料，尤其是一種Cu(1-x)S:Ax/ZnS核/殼結(jié)構(gòu)量子點及其制備方法。
背景技術(shù)：
量子點是準(zhǔn)零維納米半導(dǎo)體材料，它由少量原子或原子團(tuán)構(gòu)成，通常三維尺度在1～10nm。由于尺寸量子效應(yīng)和介電限域效應(yīng)的影響，半導(dǎo)體納米晶體顯示出獨特的熒光特性等物理和化學(xué)特性。使得量子點在光學(xué)和生物學(xué)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。量子點在生命科學(xué)及其他領(lǐng)域有著巨大的需求，因此人們對于量子點及其合成技術(shù)也進(jìn)行了不斷地探索。目前已經(jīng)合成了多種核-殼結(jié)構(gòu)的納米顆粒，如CdS/Ag2S、CdS/Cd(OH)2、CdS/ZnS、CdSe/ZnS、CdHgTe/ZnS、ZnSe/CdSe、CdS/HgS、CdS/PbS及多層結(jié)構(gòu)的CdS/HgS/CdS等等。但是也同樣面臨一些問題，目前使用的量子點材料多為含Se，Cd，Te成分，其毒性較大，原料性質(zhì)不穩(wěn)定，成本很高，極大地限制了量子點的制備及其應(yīng)用。通過在基質(zhì)量子點材料中摻雜過渡金屬或稀土離子，可以解決量子點物理性質(zhì)與光譜需求很難統(tǒng)一的問題，實現(xiàn)中紅外等多個波段范圍的的熒光發(fā)射。因此，制備性能優(yōu)良的摻雜型量子點成為研究的一個重要方向。同時，由于通常制備的量子點表面有大量缺陷，影響量子產(chǎn)率。采取在量子點表面包覆另一種晶體結(jié)構(gòu)相似、帶隙更大的半導(dǎo)體材料，制得核/殼結(jié)構(gòu)量子點，可增強(qiáng)其穩(wěn)定性，而且是表面無輻射重組位置被頓化，減少激發(fā)缺陷從而大大改善其熒光特性。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種發(fā)光性能優(yōu)良的Cu(1-x)S:Ax/ZnS核/殼結(jié)構(gòu)量子點，以及該量子點的制備方法。
本發(fā)明公開了一種Cu(1-x)S:Ax/ZnS核/殼結(jié)構(gòu)量子點，其化學(xué)表達(dá)式為Cu(1-x)S:Ax/ZnS
其中，A為Ag，Al，Pr，Eu，Er，Tm，Ce，Yb，Nd中的一種元素或其中兩種元素的混合；0.001＜x≤0.5。
本發(fā)明還提供了一種Cu(1-x)S:Ax/ZnS核/殼結(jié)構(gòu)量子點制備方法，本發(fā)明的制備方法包括以下步驟1)按照化學(xué)計量比將銅的可溶性鹽溶于水溶液中，加入1-100ml濃度為0.15g/ml的六偏磷酸鈉水溶液，進(jìn)行攪拌，制得儲備液A；2)按照化學(xué)計量比將摻雜離子的可溶性鹽溶于水溶液中，超聲分散10-100min，制得儲備液B；3)按照化學(xué)計量比將硫化鈉溶于乙醇溶液中，超聲分散10-100min，制得儲備液C；4)按照化學(xué)計量比將醋酸鋅溶于水溶液中，超聲分散10-100min，制得儲備液D；5)將與醋酸鋅等摩爾比的硫化鈉溶于水溶液中，超聲分散10-90min，制得儲備液E；6)將儲備液A和儲備液B移入三頸瓶中，通入氮氣將反應(yīng)器密閉后用磁力攪拌器攪拌溶液，將儲備液C移入恒壓滴液漏斗中，均勻地滴入攪拌的反應(yīng)器中，0.5-3h后停止反應(yīng)，離心分離，去掉上清液；7)將產(chǎn)物溶于水和乙醇混合液中，和儲備液D移入三頸瓶中，通入氮氣將反應(yīng)器密閉后用磁力攪拌器攪拌溶液，將儲備液E移入恒壓滴液漏斗中，均勻地滴入攪拌的反應(yīng)器中，0.5-5h后停止反應(yīng)，離心分離，去掉上清液，用去離子水洗滌三次，再用無水乙醇洗滌三次用微波加熱1-8分鐘，用去離子水洗滌兩次，再用無水乙醇洗滌兩次，將產(chǎn)物溶于無水乙醇，得到Cu(1-x)S:Ax/ZnS核/殼結(jié)構(gòu)量子點。
本發(fā)明用可溶性鹽在室溫、安全的條件下制備了Cu(1-x)S:Ax/ZnS核/殼結(jié)構(gòu)量子點。本發(fā)明制備的量子點原料安全易得，價格低廉，操作安全簡便，不需要苛刻的設(shè)備條件，使得實驗室大規(guī)模制備成為可能。用本方法得到的量子點分散性好，熒光強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好。該量子點可作為熒光標(biāo)記物質(zhì)，廣泛應(yīng)用于生物檢測與分析，以及作為發(fā)光材料用于多種顯示器件。
具體實施方式
本發(fā)明提供一種ZnS為殼層的核/殼結(jié)構(gòu)量子點，其化學(xué)表達(dá)式為Cu(1-x)S:Ax/ZnS其中，A為Ag，Al，Pr，Eu，Er，Tm，Ce，Yb，Nd中的一種元素或其中兩種元素的混合，0.001＜x≤0.5。
在該量子點Cu(1-x)S:Ax/ZnS的化學(xué)表達(dá)式中，x的數(shù)值也可以是以下范圍0.1＜x≤0.5。
比較好的量子點可以用以下化學(xué)表達(dá)式表達(dá)為(1)Cu0.9S:Er0.1/ZnS；(2)Cu0.96S:Eu0.04/ZnS。
此外，在核/殼結(jié)構(gòu)量子點的具體實施例還可以按下列表中的數(shù)據(jù)確定
本發(fā)明量子點的制備實施例一
以Cu0.9S:Er0.1/ZnS核/殼結(jié)構(gòu)量子點為例，1)將0.0045mol醋酸銅溶于10ml水溶液中，加入40ml濃度為0.15g/ml的六偏磷酸鈉水溶液，進(jìn)行攪拌，制得儲備液A；2)將0.0005mol醋酸鉺溶于10ml水溶液中，超聲分散30min，制得儲備液B；3)將0.02mol硫化鈉溶于10ml乙醇溶液中，超聲分散30min，制得儲備液C；4)將0.01mol醋酸鋅溶于20ml水溶液中，超聲分散30min，制得儲備液D；5)將0.01mol硫化鈉溶于20ml水溶液中，超聲分散30min，制得儲備液E；6)將儲備液A和儲備液B移入三頸瓶中，通入氮氣將反應(yīng)器密閉后用磁力攪拌器攪拌溶液，將儲備液C移入恒壓滴液漏斗中，以0.7mL/min的速度，均勻地滴入攪拌的反應(yīng)器中，2h后停止反應(yīng)，離心分離，去掉上清液；7)將產(chǎn)物溶于水和乙醇混合液中，和儲備液D移入三頸瓶中，通入氮氣將反應(yīng)器密閉后用磁力攪拌器攪拌溶液，將儲備液E移入恒壓滴液漏斗中，以0.7mL/min的速度，均勻地滴入攪拌的反應(yīng)器中，3h后停止反應(yīng)，離心分離，去掉上清液，用去離子水洗滌三次，再用無水乙醇洗滌三次用微波加熱4分鐘，用去離子水洗滌兩次，再用無水乙醇洗滌兩次，將得到的產(chǎn)物溶于無水乙醇中，即得到Cu0.9S:Er0.1/ZnS核/殼結(jié)構(gòu)量子點。
實施例二以Cu0.95S:Eu0.05/ZnS核/殼結(jié)構(gòu)量子點為例，1)將0.00475mol醋酸銅溶于10ml水溶液中，加入46ml濃度為0.15g/ml的六偏磷酸鈉水溶液，進(jìn)行攪拌，制得儲備液A；2)將0.00025mol醋酸銪溶于10ml水溶液中，超聲分散30min，制得儲備液B；
3)將0.02mol硫化鈉溶于10ml乙醇溶液中，超聲分散30min，制得儲備液C；4)將0.01mol醋酸鋅溶于20ml水溶液中，超聲分2散330min，制得儲備液D；5)將0.01mol硫化鈉溶于20ml水溶液中，超聲分散30min，制得儲備液E；6)將儲備液A和儲備液B移入三頸瓶中，通入氮氣將反應(yīng)器密閉后用磁力攪拌器攪拌溶液，將儲備液C移入恒壓滴液漏斗中，以0.7mL/min的速度，均勻地滴入攪拌的反應(yīng)器中，2h后停止反應(yīng)，離心分離，去掉上清液；7)將產(chǎn)物溶于水和乙醇混合液中，和儲備液D移入三頸瓶中，通入氮氣將反應(yīng)器密閉后用磁力攪拌器攪拌溶液，將儲備液E移入恒壓滴液漏斗中，以0.7mL/min的速度，均勻地滴入攪拌的反應(yīng)器中，3h后停止反應(yīng)，離心分離，去掉上清液，用去離子水洗滌三次，再用無水乙醇洗滌三次用微波加熱4分鐘，用去離子水洗滌兩次，再用無水乙醇洗滌兩次，將得到的產(chǎn)物溶于無水乙醇中，即得到Cu0.95S:Eu0.05/ZnS核/殼結(jié)構(gòu)量子點。
實施例三以Cu0.95S:Pr0.05/ZnS核/殼結(jié)構(gòu)量子點為例，將0.00475mol醋酸銅溶于10ml水溶液中，加入60ml濃度為0.15g/ml的六偏磷酸鈉水溶液，進(jìn)行攪拌，制得儲備液A；2)將0.00025mol醋酸鐠溶于10ml水溶液中，超聲分散30min，制得儲備液C；3)將0.02mol硫化鈉溶于10ml乙醇溶液中，超聲分散30min，制得儲備液D；4)將0.01mol醋酸鋅溶于20ml水溶液中，超聲分散30min，制得儲備液E；5)將0.01mol硫化鈉溶于20ml水溶液中，超聲分散30min，制得儲備液F；
6)將儲備液A和儲備液B移入三頸瓶中，通入氮氣將反應(yīng)器密閉后用磁力攪拌器攪拌溶液，將儲備液C移入恒壓滴液漏斗中，以0.7mL/min的速度，均勻地滴入攪拌的反應(yīng)器中，2h后停止反應(yīng)，離心分離，去掉上清液；7)將產(chǎn)物溶于水和乙醇的混合液中，和儲備液D一起移入三頸瓶中，通入氨氣將反應(yīng)器密閉后用磁力攪拌器攪拌溶液，將儲備液E移入恒壓滴液漏斗中，以0.7mL/min的速度，均勻地滴入攪拌的反應(yīng)器中，3h后停止反應(yīng)，離心分離，去掉上清液，用去離子水洗滌三次，再用無水乙醇洗滌三次用微波加熱5分鐘，用去離子水洗滌兩次，再用無水乙醇洗滌兩次，將得到的產(chǎn)物溶于無水乙醇中，即得到Cu0.95S:Pr0.05/ZnS核/殼結(jié)構(gòu)量子點。
權(quán)利要求
1.一種Cu(1-x)S:Ax/ZnS核/殼結(jié)構(gòu)量子點，其特征在于以ZnS為殼層，其化學(xué)表達(dá)式為Cu(1-x)S:Ax/ZnS其中，M為Ba，Ca中的一種元素；A為Ag，Al，Pr，Eu，Er，Tm，Ce，Yb，Nd中的一種元素或其中兩種元素的混合；0.001＜x≤0.5。
2.按照權(quán)利要求1所述的Cu(1-x)S:Ax/ZnS核/殼結(jié)構(gòu)量子點，其特征在于所說的0.1＜x≤0.5。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的Cu(1-x)S:Ax/ZnS核/殼結(jié)構(gòu)量子點，其特征在于所說的量子點的化學(xué)表達(dá)式為Cu0.9S:Er0.1/ZnS。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的Cu(1-x)S:Ax/ZnS核/殼結(jié)構(gòu)量子點，其特征在于所說的量子點的化學(xué)表達(dá)式為Cu0.96S:Eu0.04/ZnS。
5.一種權(quán)利要求1的Cu(1-x)S:Ax/ZnS核/殼結(jié)構(gòu)量子點的制備方法，其特征在于所說的制備過程為1)按照化學(xué)計量比將銅的可溶性鹽溶于水溶液中，加入1-100ml濃度為0.15g/ml的六偏磷酸鈉水溶液，進(jìn)行攪拌，制得儲備液A；2)按照化學(xué)計量比將摻雜離子的可溶性鹽溶于水溶液中，超聲分散10-100min，制得儲備液B；3)按照化學(xué)計量比將硫化鈉溶于乙醇溶液中，超聲分散10-100min，制得儲備液C；4)按照化學(xué)計量比將醋酸鋅溶于水溶液中，超聲分散10-100min，制得儲備液D；5)將與醋酸鋅等摩爾比的硫化鈉溶于水溶液中，超聲分散10-90min，制得儲備液E；6)將儲備液A和儲備液B移入三頸瓶中，通入氮氣將反應(yīng)器密閉后用磁力攪拌器攪拌溶液，將儲備液C移入恒壓滴液漏斗中，均勻地滴入攪拌的反應(yīng)器中，0.5-3h后停止反應(yīng)，離心分離，去掉上清液；7)將產(chǎn)物溶于水和乙醇混合液中，和儲備液D移入三頸瓶中，通入氮氣將反應(yīng)器密閉后用磁力攪拌器攪拌溶液，將儲備液E移入恒壓滴液漏斗中，均勻地滴入攪拌的反應(yīng)器中，0.5-5h后停止反應(yīng)，離心分離，去掉上清液，用去離子水洗滌三次，再用無水乙醇洗滌三次用微波加熱1-8分鐘，用去離子水洗滌兩次，再用無水乙醇洗滌兩次，將產(chǎn)物溶于無水乙醇，得到Cu(1-x)S:Ax/ZnS核/殼結(jié)構(gòu)量子點。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以ZnS為殼層的核/殼結(jié)構(gòu)量子點，其特征在于其化學(xué)表達(dá)式為Cu
文檔編號C09K11/77GK1986730SQ20061013006
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月12日
發(fā)明者張曉松, 李嵐, 韓旭, 明楠, 董冬青 申請人:天津理工大學(xué)