專利名稱：一種金屬摻雜氧化鈦量子點的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬摻雜氧化鈦量子點的制備方法，尤其采用高溫油相制備金屬摻雜氧化鈦量子點的方法，屬于量子點技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
量子點材料由于其量子限域效應(yīng)，電子與空穴被量子限域，當(dāng)量子點尺寸小于波爾半徑時，量子點的能級分布將由連續(xù)能級轉(zhuǎn)變成分立能級。量子點的性能可以通過改變顆粒尺寸以及化學(xué)成分來調(diào)節(jié)。正是由于量子點諸多優(yōu)良的特性，使其在光催化、光電器件、生物化學(xué)、分子生物學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。二氧化鈦是一種優(yōu)良的光催化劑、能靠紫外線消毒及殺菌。在紫外光作用下形成電子-空穴對，與吸附與其表面的O2和H2O作用，生成氫氧自由基，使有機物被氧化分解為水和二氧化碳，有機物初始含有的硫、磷、及氮原子等被分別轉(zhuǎn)化為SO/—和PO/—和NO3—等無機鹽類，從而減輕乃至完全消除原有污染物的危害。二氧化鈦除了可以降解有機污染物，還可以在紫外光照下分解水制氫，從而提供綠色且可持續(xù)發(fā)展的氫能源。然而，由于二氧化鈦的禁帶寬度較寬(3. 2-3. 4eV)，只能吸收太陽光中5%左右的紫外光，大大限制了其分解水和降解有機污染物的效率。如何拓寬二氧化鈦對可見光的吸收成為目前研究的熱點之一。因此，尋找一種簡單、低能耗、環(huán)境友好、結(jié)晶度高、形貌尺寸可控且能有效的拓寬二氧化鈦對可見光部分的吸收，從而提高其催化性能二氧化鈦量子點制備方法顯得極為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提出一種金屬摻雜氧化鈦量子點的制備方法。本發(fā)明的目的是通 過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。本發(fā)明的一種金屬摻雜氧化鈦量子點的制備方法，具體步驟為I)將金屬鈦化合物A和摻雜金屬化合物B溶解于溶劑C中形成溶液D ；2)將配體E加入于溶液D中形成溶液F ；3)將溶液F抽真空并充氮氣，然后升溫至所需溫度并攪拌所需時間后，待溶液冷卻至室溫；根據(jù)需要可以重復(fù)抽真空并充氮氣過程；4)對步驟3)得到的溶液F進行離心清洗，并分散于溶劑G中得到金屬摻雜氧化鈦量子點溶液。上述步驟I)中金屬鈦化合物A為以下物質(zhì)中的一種硫酸氧鈦、三氯化鈦、四氯化鈦、鈦酸四丁脂、鈦酸四丁脂、鈦酸四乙脂；上述步驟I)中摻雜金屬化合物B為以下物質(zhì)中的一種AgN03、FeCl2、FeCl3、CdCl2, PbCl2, CuCl2, CuCl, ZnCl2, SnCl2, SnCl4, GaCl3、InCl3, AlCl3, CoCl2, NiCl2, MnCl2,Fe (NO3)2, Fe (NO3) 3、Cd (NO3)2, Pb (NO3)2, Cu (NO3)2, Zn (NO3)2, Ga (NO3) 3、In (NO3) 3、Al (NO3) 3、Co (NO3) 2、Ni (NO3) 2、Mn (NO3) 2、Fe (SO4) 2、Fe (SO4) 3、Cd (SO4) 2、Pb (SO4) 2、Cu (SO4) 2、Zn (SO4) 2、Al (SO4) 3、Co (SO4)2'Ni (SO4)2 ；
上述步驟I)中的溶劑C為以下物質(zhì)中的一種卵磷脂、聚山梨酯、脂肪酸甘油酯、月桂酸、三乙醇胺皂、二辛基琥珀酸磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷硫醇、十二胺、三辛基膦、油胺、十八胺、正辛酸、油酸、辛酸、三乙醇胺、二乙醇胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯甲脂、聚丙烯酰胺、聚氧化乙
烯、聚氨酯、三辛基氧化膦；上述步驟2)中的配體E為以下物質(zhì)中的一種卵磷脂、聚山梨酯、脂肪酸甘油酯、月桂酸、三乙醇胺皂、二辛基琥珀酸磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷硫醇、十二胺、三辛基膦、油胺、十八胺、正辛酸、油酸、辛酸、三乙醇胺、二乙醇胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯甲脂、聚丙烯酰胺、聚氧化乙
烯、聚氨酯、三辛基氧化膦；上述步驟4)中的溶劑G為以下溶劑中的一種正己烷、甲苯、環(huán)己烷、正辛烷、二氯甲烷、三氯甲烷、吡啶、二氯甲苯；上述步驟I)中溶液D中金屬鈦化合物A的濃度為O. OlmM至1M。上述步驟I)中金屬鈦化合物A與摻雜金屬化合物B的摩爾濃度比為10 :1至200 I0上述步驟2)中溶液F中配體E的濃度為O. OlmM至1M。上述步驟3)中的所需溫度為180度至320度。上述步驟3)中的所需時間為30分鐘至8小時。有益效果本發(fā)明的方法簡單、環(huán)境友好且能大規(guī)模制備金屬摻雜氧化鈦量子點。


圖1為實施例1得到的氧化鈦量子點溶液的透射電鏡照片。
具體實施例方式實施例1將IOmmol硫酸氧鈦和O. 5mmol MnCl2溶于IOOml三辛基氧化膦中，形成溶液D。然后將20mmol月桂酸溶解于溶液D中，形成溶液F。將溶液F抽真空并充氮氣，如此往復(fù)3次，然后升溫至200度并攪拌2小時，待溶液冷卻至室溫；然后再離心清洗，然后分散于甲苯中，得到氧化鈦量子點溶液，其電鏡照片如圖1所示。實施例2將8mmol三氯化鈦和O. 2mmol Fe (NO3) 3溶于IOOml三辛基氧化膦中，形成溶液D。然后將20mmol油酸溶解于溶液D中，形成溶液F。將溶液F抽真空并充氮氣，如此往復(fù)3次，然后升溫至240度并攪拌4小時，待溶液冷卻至室溫；然后再離心清洗，然后分散于正己烷中，得到氧化鈦量子點溶液。實施例3將IOmmol鈦酸四丁脂和O.1mmol Cu (NO3) 2溶于IOOml三辛基氧化膦中，形成溶液D。然后將20mmol油酸溶解于溶 液D中，形成溶液F。將溶液F抽真空并充氮氣，如此往復(fù)3次，然后升溫至200度并攪拌3小時，待溶液冷卻至室溫；然后再離心清洗，然后分散于甲苯中，得到氧化鈦量子點溶液。實施例4將IOmmol TiCl4和O. 6mmol Ni (SO4) 2溶于IOOml三辛基氧化膦中，形成溶液D。然后將15mmol月桂酸溶解于溶液D中，形成溶液F。將溶液F抽真空并充氮氣，如此往復(fù)3次，然后升溫至270度并攪拌2小時，待溶液冷卻至室溫；然后再離心清洗，然后分散于甲苯中，得到氧化鈦量子點溶液。實施例5將IOmmol硫酸氧鈦和O. 5mmol MnCl2溶于IOOml三辛基氧化膦中，形成溶液D。然后將20mmol油胺溶解于溶液D中，形成溶液F。將溶液F抽真空并充氮氣，如此往復(fù)3次，然后升溫至260度并攪拌2小時，待溶液冷卻至室溫；然后再離心清洗，然后分散于甲苯中，得到氧化鈦量子點溶液。實施例6將IOmmol三氯化鈦和O. 3mmol Co (SO4)2溶于IOOml三辛基膦中，形成溶液D。然后將16mmol十二胺溶解于溶液D中，形成溶液F。將溶液F抽真空并充氮氣，如此往復(fù)3次，然后升溫至220度并攪拌I小時，待溶液冷卻至室溫；然后再離心清洗，然后分散于甲苯中，得到氧化鈦量子點溶液。實施例7將IOmmol硫酸氧鈦和O. 4mmol Cu (NO3)2溶于IOOml三辛基膦中，形成溶液D。然后將ISmmol月桂酸溶解于溶液D中，形成溶液F。將溶液F抽真空并充氮氣，如此往復(fù)3次，然后升溫至200度并攪拌8小時，待溶液冷卻至室溫；然后再離心清洗，然后分散于二氯甲苯中，得到氧化鈦量子點溶液。實施例8將IOmmol鈦酸四丁脂和O. 5mmol Fe (NO3) 3溶于IOOml三辛基氧化膦中，形成溶液D。然后將20mmol月桂酸溶解于溶液D中，形成溶液F。將溶液F抽真空并充氮氣，如此往復(fù)3次，然后升溫至200度并攪拌2小時，待溶液冷卻至室溫；然后再離心清洗，然后分散于甲苯中，得到氧化鈦量子點溶液。實施例9將5mmol鈦酸四丁脂和O. 7mmol MnCl2溶于IOOml三辛基膦中，形成溶液D。然后將15mmol月桂酸溶解于溶液D中，形成溶液F。將溶液F抽真空并充氮氣，如此往復(fù)3次，然后升溫至280度并攪拌1. 5小時，待溶液冷卻至室溫；然后再離心清洗，然后分散于甲苯中，得到氧化鈦量子點溶液。實施例10 將8mmol三氯化鈦和O. 3mmol Ni (SO4) 2溶于IOOml三辛基氧化膦中，形成溶液D。然后將16mmol月桂酸溶解于溶液D中，形成溶液F。將溶液F抽真空并充氮氣，如此往復(fù)3次，然后升溫至300度并攪拌I小時，待溶液冷卻至室溫；然后再離心清洗，然后分散于甲苯中，得到氧化鈦量子點溶液。
權(quán)利要求
1.一種金屬摻雜氧化鈦量子點的制備方法，其特征在于具體步驟為 1)將金屬鈦化合物A和摻雜金屬化合物B溶解于溶劑C中形成溶液D； 2)將配體E加入于溶液D中形成溶液F； 3)將溶液F抽真空并充氮氣，然后升溫至所需溫度并攪拌所需時間后，待溶液冷卻至室溫； 4)對步驟3)得到的溶液F進行離心清洗，并分散于溶劑G中得到金屬摻雜氧化鈦量子點溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬摻雜氧化鈦量子點的制備方法，其特征在于重復(fù)抽真空并充氮氣過程3次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬摻雜氧化鈦量子點的制備方法，其特征在于步驟I)中金屬鈦化合物A為以下物質(zhì)中的一種硫酸氧鈦、三氯化鈦、四氯化鈦、鈦酸四丁脂、鈦酸四丁脂、鈦酸四乙脂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬摻雜氧化鈦量子點的制備方法，其特征在于步驟I)中摻雜金屬化合物B為以下物質(zhì)中的一種AgN03、FeCl2, FeCl3、CdCl2, PbCl2, CuCl2,CuCl、ZnCl2, SnCl2, SnCl4, GaCl3、InCl3、AlCl3, CoCl2, NiCl2, MnCl2, Fe (NO3) 2、Fe (NO3) 3、Cd (NO3) 2 > Pb (NO3) 2 > Cu (NO3) 2、Zn (NO3) 2、Ga (NO3) 3、In (NO3) 3、Al (NO3) 3、Co (NO3) 2、Ni (NO3) 2、Mn (NO3) 2、Fe (SO4) 2、Fe (SO4) 3、Cd (SO4) 2、Pb (SO4) 2、Cu (SO4) 2、Zn (SO4) 2、Al (SO4) 3、Co(SO4)2'Ni (SO4) 2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬摻雜氧化鈦量子點的制備方法，其特征在于步驟I)中的溶劑C為以下物質(zhì)中的一種卵磷脂、聚山梨酯、脂肪酸甘油酯、月桂酸、三乙醇胺皂、二辛基琥珀酸磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷硫醇、十二胺、三辛基膦、油胺、十八胺、正辛酸、油酸、辛酸、三乙醇胺、二乙醇胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯甲脂、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚氨酯、三辛基氧化膦。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬摻雜氧化鈦量子點的制備方法，其特征在于步驟2)中的配體E為以下物質(zhì)中的一種卵磷脂、聚山梨酯、脂肪酸甘油酯、月桂酸、三乙醇胺皂、二辛基琥珀酸磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷硫醇、十二胺、三辛基膦、油胺、十八胺、正辛酸、油酸、辛酸、三乙醇胺、二乙醇胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯甲脂、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚氨酯、三辛基氧化膦。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬摻雜氧化鈦量子點的制備方法，其特征在于步驟4)中的溶劑G為以下溶劑中的一種正己烷、甲苯、環(huán)己烷、正辛烷、二氯甲烷、三氯甲烷、批啶、二氯甲苯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬摻雜氧化鈦量子點的制備方法，其特征在于步驟I)中溶液D中金屬鈦化合物A的濃度為O. OlmM至1M。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬摻雜氧化鈦量子點的制備方法，其特征在于步驟I)中金屬鈦化合物A與摻雜金屬化合物B的摩爾濃度比為10 I至200 1，步驟2)中溶液F中配體E的濃度為O. OlmM至1M。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金屬摻雜氧化鈦量子點的制備方法，其特征在于步驟3)中的所需·溫度·為180度至320度，步驟3)中的所需時間為30分鐘至8小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬摻雜氧化鈦量子點的制備方法，尤其采用高溫油相制備金屬摻雜氧化鈦量子點的方法，屬于量子點技術(shù)領(lǐng)域。1)將金屬鈦化合物A和摻雜金屬化合物B溶解于溶劑C中形成溶液D；2)將配體E加入于溶液D中形成溶液F；3)將溶液F抽真空并充氮氣，然后升溫至所需溫度并攪拌所需時間后，待溶液冷卻至室溫；根據(jù)需要可以重復(fù)抽真空并充氮氣過程；4)對步驟3)得到的溶液F進行離心清洗，并分散于溶劑G中得到金屬摻雜氧化鈦量子點溶液。本發(fā)明的方法簡單、環(huán)境友好且能大規(guī)模制備金屬摻雜氧化鈦量子點。
文檔編號B82Y30/00GK103058274SQ20131000397
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月7日
發(fā)明者陳卓, 王成志, 金海波 申請人:北京理工大學(xué)