一種碲化鎘量子點及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種碲化鎘量子點的制備方法，包括以下步驟：A)將次硫酸氫鈉甲醛、碲單質(zhì)和水在堿性條件下混合，進行反應，得到碲前體；B)在無氧環(huán)境中，將鎘源、巰基乙酸與所述步驟A)得到的碲前體混合，進行反應，得到碲化鎘量子點。本發(fā)明提供的碲化鎘量子點的制備方法以次硫酸氫鈉甲醛為還原劑，反應條件更加溫和，更容易控制，并且，次硫酸氫鈉甲醛便宜易得，成本較低，且得到的碲化鎘量子點熒光量子產(chǎn)率較高，實驗結果表明，按照本發(fā)明提供的制備方法得到的碲化鎘量子點的熒光量子產(chǎn)率能夠達到65～70％。本發(fā)明還提供了一種碲化鎘量子點。
【專利說明】_種確化錦量子點及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于無機材料領域，尤其涉及一種碲化鎘量子點及其制備方法。

【背景技術】
[0002] 量子點，又可稱為納米晶，是一種由II-VI族或III-V族元素組成的納米顆粒。量 子點的粒徑一般介于1?IOnm之間，由于電子和空穴被量子限域，連續(xù)的能帶結構變成具 有分子特性的分立能級結構，受激后可以發(fā)射熒光?；诹孔有?，量子點在太陽能電池， 發(fā)光器件，光學生物標記等領域具有廣泛的應用前景?？茖W家已經(jīng)發(fā)明許多不同的方法來 制造量子點，并預期這種納米材料在二i--世紀的納米電子學（nanoelectronics)上有極 大的應用潛力。
[0003] 碲化鎘量子點因其獨特的光學和電子學性質(zhì)應用于諸多領域，如生物傳感、生物 成像和發(fā)光器件等。為了改善量子點的發(fā)光性質(zhì)，發(fā)展了各種各樣的合成方法，包括有機方 法、水相方法等，對于在有機相中合成高質(zhì)量的量子點，廣泛采用的高溫熱注射方法通常需 要在很高的溫度下進行前驅(qū)體的快速注入，也需要在高溫下實現(xiàn)量子點的生長，并且成核 的速度及產(chǎn)物的質(zhì)量受前驅(qū)物注入速度和攪拌強度的影響較大，且制備的量非常有限。這 些因素都限制了高溫熱注射法在量子點規(guī)?；苽渲械耐茝V。
[0004] 相比于有機方法，水相方法無需前驅(qū)體溶液的快速注入，合成的量子點更加友好， 操作簡單，對設備要求低，因而適合大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)。且具有更加廣闊的應用前景。
[0005] 現(xiàn)有的水相合成方法中，負二價碲離子的獲得方法主要是用硼氫化鈉還原碲粉、 二氧化碲或亞碲酸鈉等碲源得到碲氫化鈉，但是，該反應太快、太劇烈，反應不易控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供了一種碲化鎘量子點及其制備方法，本發(fā)明提供的碲化鎘量子點的制 備方法在保持了較高的熒光量子產(chǎn)率的前提下，反應比較溫和，容易控制。
[0007] 本發(fā)明提供一種碲化鎘量子點的制備方法，包括以下步驟：
[0008] A)將次硫酸氫鈉甲醛、碲單質(zhì)和水在堿性條件下混合，進行反應，得到碲前體；
[0009] B)在無氧環(huán)境中，將鎘源、巰基乙酸與所述步驟A)得到的碲前體混合，進行反應， 得到碲化鎘量子點。
[0010] 優(yōu)選的，所述次硫酸氫鈉甲醛與碲單質(zhì)的摩爾比為（10?20) :1。
[0011] 優(yōu)選的，所述步驟A)中反應在回流條件下進行；
[0012] 所述步驟A)中反應的溫度為90?110°C ;
[0013] 所述步驟A)中反應的時間為20?60min。
[0014] 優(yōu)選的，所述步驟B)具體包括以下步驟：
[0015] 將鎘源、巰基乙酸和堿性介質(zhì)混合，得到鎘前體；
[0016] 在無氧環(huán)境中，將所述鎘前體與所述碲前體混合，進行反應，得到碲化鎘量子點。
[0017] 優(yōu)選的，所述鎘前體的pH值為11?12。
[0018] 優(yōu)選的，所述鎘源和所述巰基乙酸的摩爾比為I : (0. 5?5)。
[0019] 優(yōu)選的，所述碲單質(zhì)和鎘源的摩爾比為0. 5 : (0. 25?3)。
[0020] 優(yōu)選的，所述鎘源包括氯化鎘、硝酸鎘、硫酸鎘和高氯酸鎘中的一種或幾種；
[0021 ] 所述堿性介質(zhì)包括氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。
[0022] 優(yōu)選的，所述步驟B)中反應在回流條件下進行；
[0023] 所述步驟B)中反應的溫度為90?110°C ;
[0024] 所述步驟B)中反應的時間為5?750min。
[0025] 本發(fā)明提供一種碲化鎘量子點，根據(jù)上述技術方案所述的制備方法制成，所述碲 化鎘量子點的粒徑為〇. 5?IOnm ;
[0026] 所述碲化鎘量子點的熒光發(fā)射波長為532?670nm。
[0027] 本發(fā)明提供一種碲化鎘量子點的制備方法，包括以下步驟:A)將次硫酸氫鈉甲 醛、碲單質(zhì)和水在堿性條件下混合，進行反應，得到碲前體；B)在無氧環(huán)境中，將鎘源、巰基 乙酸與所述步驟A)得到的碲前體混合，進行反應，得到碲化鎘量子點。本發(fā)明提供的碲化 鎘量子點的制備方法以次硫酸氫鈉甲醛為還原劑，反應條件更加溫和，更容易控制，并且， 次硫酸氫鈉甲醛便宜易得，成本較低，且得到的碲化鎘量子點熒光量子產(chǎn)率較高，實驗結 果表明，按照本發(fā)明提供的制備方法得到的碲化鎘量子點的熒光量子產(chǎn)率能夠達到65? 70%〇

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0029] 圖1為本發(fā)明實施例1?8得到的碲化鎘量子點的熒光光譜圖；
[0030] 圖2為本發(fā)明實施例1和實施例9?11得到的碲化鎘量子點的熒光量子產(chǎn)率；
[0031] 圖3為本發(fā)明實施例1和實施例12?15得到的碲化鎘量子點的熒光量子產(chǎn)率；
[0032] 圖4為本發(fā)明實施例1和實施例16?24得到的碲化鎘量子點的吸收光譜圖；
[0033] 圖5為本發(fā)明實施例17、22和24得到的碲化鎘量子點的熒光光譜圖。

【具體實施方式】
[0034] 本發(fā)明提供了一種碲化鎘量子點的制備方法，包括以下步驟：
[0035] A)將次硫酸氫鈉甲醛、碲單質(zhì)和水在堿性條件下混合，進行反應，得到碲前體；
[0036] B)在無氧環(huán)境中，將鎘源、巰基乙酸與所述步驟A)得到的碲前體混合，進行反應， 得到蹄化鎘量子點。
[0037] 本發(fā)明提供的碲化鎘量子點的制備方法反應溫和，成本低，并且得到的碲化鎘量 子點的焚光量子產(chǎn)率較高。
[0038] 本發(fā)明將次硫酸氫鈉甲醛、碲單質(zhì)和水在堿性條件下混合，進行反應，得到碲前 體。本發(fā)明優(yōu)選將所述碲單質(zhì)、氫氧化鈉和次硫酸氫鈉甲醛加入水中，進行反應，得到碲化 鈉，更優(yōu)選在劇烈攪拌著的水中加入所述碲單質(zhì)、氫氧化鈉和次硫酸氫鈉甲醛，進行反應， 得到碲化鈉。在本發(fā)明中，所述碲單質(zhì)優(yōu)選為碲粉，所述次硫酸氫鈉甲醛俗稱雕白粉，價格 低廉且容易得到，用于碲化鈉量子點的制備過程中使反應溫和，容易控制。在本發(fā)明實施例 中，所述次硫酸氫鈉甲醛與碲單質(zhì)的摩爾比優(yōu)選為（10?20) :1，更優(yōu)選為（12?18) :1，最 優(yōu)選為16:1 ;本發(fā)明對所述氫氧化鈉和水的用量沒有特殊的限制，能夠使上述反應的pH值 在10?12之間即可。
[0039] 在本發(fā)明得到碲前體的過程中，所述反應的時間優(yōu)選為20?60min，更優(yōu)選為 25?55min，最優(yōu)選為30?50min ;所述反應的溫度優(yōu)選為90?110°C，更優(yōu)選為95? 105°C，最優(yōu)選為KKTC。本發(fā)明優(yōu)選在回流條件下進行所述反應，本發(fā)明優(yōu)選采用連接有冷 凝裝置的三口燒瓶進行上述回流反應，在所述回流反應開始前，本發(fā)明優(yōu)選將所用的實驗 裝置通氮氣20min，以去除裝置內(nèi)的氧氣。
[0040] 得到碲前體后，在無氧的條件下，本發(fā)明將鎘源、巰基乙酸與所述步驟A)得到的 碲前體混合，進行反應，得到碲化鎘量子點。本發(fā)明優(yōu)選將鎘源、巰基乙酸和堿性介質(zhì)混合， 得到鎘前體；在無氧環(huán)境中，將所述鎘前體與所述碲前體混合，進行反應，得到碲化鎘量子 點。在本發(fā)明中，所述鎘源優(yōu)選包括氯化鎘、硝酸鎘、硫酸鎘和高氯酸鎘中的一種或幾種，更 優(yōu)選為氯化鎘和/或硝酸鎘；所述堿性介質(zhì)優(yōu)選包括氫氧化鈉和/或氫氧化鉀，更優(yōu)選為氫 氧化鈉；所述鎘源與巰基乙酸的摩爾比優(yōu)選為1 : (〇. 5?5)，更優(yōu)選為I : (1?4. 5)，最優(yōu)選 為I : (1. 5?4);所述碲單質(zhì)和所述鎘源的摩爾比優(yōu)選為0. 5 : (0. 25?3)，更優(yōu)選為0. 5 : (0. 5?2. 5)。本發(fā)明對所述堿性介質(zhì)的用量沒有特殊的限制，能夠?qū)⑺鲦k前體的pH調(diào) 節(jié)至11?12即可，優(yōu)選將所述鎘前體的pH值調(diào)節(jié)至11. 6。本發(fā)明優(yōu)選在玻璃漏斗中進行 所述制備鎘前體的反應，以便與上述技術方案中使用的三口燒瓶相連接。
[0041] 得到所述鎘前體后，本發(fā)明優(yōu)選將所述鎘前體與水混合，得到鎘前體溶液，加水至 所述鎘前體溶液的總體積為2mL即可。
[0042] 得到鎘前體后，在無氧環(huán)境中，本發(fā)明將述鎘前體與所述碲前體混合，進行反應， 得到碲化鎘量子點。在本發(fā)明中，所述反應的時間優(yōu)選為5?750min，更優(yōu)選為10? 740min，最優(yōu)選為20?730min ;所述反應的溫度優(yōu)選為90?110°C，更優(yōu)選為95?105°C， 最優(yōu)選為l〇〇°C。本發(fā)明優(yōu)選在回流條件下進行所述反應，具體的，本發(fā)明優(yōu)選將上述制備 鎘前體反應的玻璃漏斗連接至所述碲前體所用的三口燒瓶上，待鎘前體制備完成后，將所 述裝置通氮氣5min，除去裝置內(nèi)的氧氣，然后將所述玻璃漏斗中的鎘前體快速加入到三口 燒瓶中的蹄前體中，在100 °c下進行回流反應，得到蹄化鎘量子點。
[0043] 本發(fā)明還提供了一種碲化鎘量子點，根據(jù)上述技術方案所述的制備方法制成，在 本發(fā)明中，所述蹄化鎘量子點的粒徑為0. 5?10nm，優(yōu)選為1?9nm，更優(yōu)選為2?8nm ;所 述碲化鎘量子點的熒光發(fā)射波長為532?670nm，優(yōu)選為550?650nm。
[0044] 本發(fā)明按照式1所示的公式計算得到的碲化鎘量子點的熒光量子產(chǎn)率，式1中， QY?和QYmk分別是待測樣品和標準染料羅丹明G6的量子產(chǎn)率;mQD和Hiffi6分別是待測樣品 和標準染料羅丹明G6的測量斜率；η代表折射率，乙醇的η = 1. 361，水的η = 1. 333。 計算結果表明，本發(fā)明得到的碲化鎘量子點的熒光量子產(chǎn)率在65?70%之間。

【權利要求】
1. 一種碲化鎘量子點的制備方法，包括以下步驟： A) 將次硫酸氫鈉甲醛、碲單質(zhì)和水在堿性條件下混合，進行反應，得到碲前體； B) 在無氧環(huán)境中，將鎘源、巰基乙酸與所述步驟A)得到的碲前體混合，進行反應，得到 蹄化錦量子點。
2. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述次硫酸氫鈉甲醛與碲單質(zhì)的摩 爾比為（10?20) :1。
3. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟A)中反應在回流條件下進 行； 所述步驟A)中反應的溫度為90?110°C ; 所述步驟A)中反應的時間為20?60min。
4. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟B)具體包括以下步驟： 將鎘源、巰基乙酸和堿性介質(zhì)混合，得到鎘前體； 在無氧環(huán)境中，將所述鎘前體與所述碲前體混合，進行反應，得到碲化鎘量子點。
5. 根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述鎘前體的pH值為11?12。
6. 根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述鎘源和所述巰基乙酸的摩爾比 為 1 : (0? 5 ?5) 〇
7. 根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述碲單質(zhì)和鎘源的摩爾比為0. 5 : (0? 25 ?3)。
8. 根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述鎘源包括氯化鎘、硝酸鎘、硫酸 鎘和高氯酸鎘中的一種或幾種； 所述堿性介質(zhì)包括氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。
9. 根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟B)中反應在回流條件下進 行； 所述步驟B)中反應的溫度為90?110°C ; 所述步驟B)中反應的時間為5?750min。
10. -種碲化鎘量子點，根據(jù)權利要求1?9任意一項所述的制備方法制成，所述碲化 鎘量子點的粒徑為〇? 5?10nm ; 所述碲化鎘量子點的熒光發(fā)射波長為532?670nm。
【文檔編號】C09K11/88GK104495764SQ201510025448
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月19日 優(yōu)先權日:2015年1月19日
【發(fā)明者】徐國寶, 馬吉德·薩德特, 高文躍 申請人:中國科學院長春應用化學研究所