一種強熒光碲化鎘量子點的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種強熒光碲化鎘量子點的制備方法。本發(fā)明以巰基乙酸（TGA）為穩(wěn)定劑，用氨水與1mol/L氫氧化鈉的混合溶液來中和巰基乙酸（TGA）的酸性，調(diào)節(jié)反應(yīng)介質(zhì)的pH值，Cd:TGA:Te的摩爾比為1:2.5:0.25或者1:1.3:0.25，在水相介質(zhì)中，加熱回流5小時，制備出具有高熒光強度的碲化鎘量子點。本發(fā)明通過改變用于調(diào)節(jié)巰基乙酸溶液pH值的堿液成分，使用氨水與氫氧化鈉的混合堿液取代傳統(tǒng)的純氫氧化鈉堿液來制備量子點，獲得了更高熒光量子產(chǎn)率、更窄半峰寬的高質(zhì)量碲化鎘量子點。
【專利說明】一種強熒光蹄化fll量子點的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明為一種強熒光碲化鎘量子點的制備方法，具體為巰基乙酸配位的水溶性碲化鎘量子點的制備。
【背景技術(shù)】
[0002]量子點是當材料三維尺寸小到一定臨界點，抽象成一個點后，具有量子限域效應(yīng)，其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)也隨之發(fā)生從宏觀到微觀的轉(zhuǎn)變。量子點具有獨特的光學性質(zhì)，具有寬的激發(fā)光譜、窄的發(fā)射光譜且發(fā)射波長可調(diào)控、可忽略的光漂白性。它在光電子器件、納米材料、生物醫(yī)學成像等 領(lǐng)域中都有非常重要的應(yīng)用前景。目前，水相碲化鎘(CdTe)量子點的合成方法主要操作步驟如下:(I).0.985 g六水合高氯酸鎘溶解到125 mL水中，加入5.7mmol巰基乙酸(TGA)作為穩(wěn)定劑。然后，逐滴加入I mol/L NaOH水溶液，調(diào)節(jié)溶液pH到
11.2-11.8。上述溶液置于三頸燒瓶中，通氮氣除氧30分鐘。第二步:0.2 g (0.46 mmol)八12丁63與15 mL 0.5 mol/L H2SO4在氮氣保護下反應(yīng)產(chǎn)生H2Te氣體，用緩慢的氮氣流將H2Te氣體通入第一步反應(yīng)液中，產(chǎn)生CdTe晶核，最后在空氣下回流生成CdTe量子點。此方法產(chǎn)生的CdTe量子點的熒光量子產(chǎn)率約10%。(Gaponik，N.; Talapin, D.V.; Rogach,A.L ; Hoppe, K.; Shevchenko, E.V.; Kornowskij A.; Eychmuller，A.; Weller, H.Thiol-Capping of CdTe Nanocrystals: An Alternative to Organometallic SyntheticRoutes, J.Phys.Chem.占2002，106, 7177-7185.)(2).在氮氣保護下，將制得的NaHTe加入巰基乙酸穩(wěn)定 PH 為 9 的 CdCl2 溶液中，[Cd]=0.00125 或 0.0188 mol/L，Cd2+/TGA/HTe_ 為I:2.4:0.2ο 40 mL上述CdTe前軀體放入鐵氟龍反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜在160°C或180°C下反應(yīng)生成CdTe量子點。此方法產(chǎn)生的CdTe量子點的熒光量子產(chǎn)率約30%。(Zhang, H.; Wang,L ; Xiong, H.; Huj L ; Yang, B.; Li，W.Hydrothermal Synthesis for High-QualityCdTe Nanocrystals, Adv.Mater.2003, 15, 1712-1715)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了進一步提高熒光量子產(chǎn)率，在現(xiàn)有的水相碲化鎘(CdTe)量子點的合成方法的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供一種強熒光碲化鎘量子點的制備方法。
[0004]具體的技術(shù)解決方案如下:
一種強熒光碲化鎘量子點的制備方法，以巰基乙酸(TGA)為穩(wěn)定劑，用氨水與I mol/L氫氧化鈉的混合溶液來中和巰基乙酸(TGA)的酸性，調(diào)節(jié)反應(yīng)介質(zhì)的pH值，鎘:巰基乙酸:碲(Cd:TGA:Te )的摩爾比為1:2.5:0.25或者1:1.3:0.25，在水相介質(zhì)中，加熱回流5小時，制備出具有高熒光強度的碲化鎘量子點。
[0005]制備強熒光碲化鎘量子點的具體操作步驟如下:
(I)將0.55 g水合氯化鎘溶解到125 mL蒸餾水中，在攪拌下加入0.42 mL或0.22 mL巰基乙酸作為穩(wěn)定劑，鎘與巰基乙酸的摩爾比為1:2.5或1:1.3，將混合堿液逐滴加入到上述水溶液中，調(diào)節(jié)PH值至9或12，通氮氣鼓泡除氧30分鐘，得到除氧的氯化鎘水溶液；(2)將0.1lg硼氫化鈉、0.08g碲粉和3mL水反應(yīng)至溶液澄清，然后加入20 mL濃度0.5mol/L的稀硫酸,產(chǎn)生締化氫氣體；
(3)將碲化氫氣體通入除氧的氯化鎘水溶液中，形成碲化鎘晶核，在空氣環(huán)境下加熱回流5小時形成熒光碲化鎘量子點，綠色碲化鎘量子點的熒光量子產(chǎn)率分別為26%和45%。
[0006]所述混合堿液由30%的濃氨水和I mol/L的氫氧化鈉水溶液按體積比1:2配制而成。
[0007]本發(fā)明以羅丹明6G (根據(jù)文獻，量子點熒光量子產(chǎn)率的計算一般都是以羅丹明6G作參比)作為熒光參比物，其發(fā)射波長為綠光550 nm，所以，本發(fā)明主要研究綠色量子點的熒光量子產(chǎn)率。本發(fā)明用30%氨水與I mol/L NaOH水溶液(1:2，v/v)組成的混合堿液代替?zhèn)鹘y(tǒng)的NaOH水溶液調(diào)節(jié)pH值，獲得了更高質(zhì)量的量子點。Cd:TGA:Te比例為1:2.5:0.25時熒光量子產(chǎn)率約26%，熒光光譜半峰寬39 nm(對照實驗的分別為9%、47 nm),Cd:TGA:Te比例為1:1.3:0.25時熒光量子產(chǎn)率約45%，對照實驗約32%。[0008]本發(fā)明通過改變用于調(diào)節(jié)巰基乙酸溶液pH的堿液成分，使用氨水與氫氧化鈉的混合堿液取代傳統(tǒng)的純氫氧化鈉堿液來制備量子點，獲得了更高熒光量子產(chǎn)率、更窄半峰寬的高質(zhì)量碲化鎘量子點。當Cd =TGA為1:2.5時，用氫氧化鈉堿液制得的量子點，其熒光量子產(chǎn)率約9%，光譜半峰寬為47 nm，但用氨水-氫氧化鈉混合堿液制得的量子點，其熒光量子產(chǎn)率約26%，高出了近3倍，熒光光譜半峰寬為39 nm。當Cd:TGA為1: 1.3時，用氫氧化鈉堿液制得的量子點，其熒光量子產(chǎn)率約32%，而用氨水-氫氧化鈉混合堿液制得的量子點，其熒光量子產(chǎn)率高達45%。
【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步地說明。
[0010]以下實施例所用原料的來源說明如下:
水合氯化鎘、碲粉、巰基乙酸和硼氫化鈉從sigma-aldrich公司購買，氫氧化鈉、氨水和硫酸為分析純試劑，水為去離子水。
[0011]實施例1
制備強熒光碲化鎘量子點的反應(yīng)方程式如下:
4NaBH4 + 2Te + 7H20 = 2NaHTe + Na2B4O7 + 14H2
2NaHTe + H2SO4 = 2H2Te + Na2SO4
H2Te + CdCl2 = CdTe + 2HC1。
[0012]強熒光碲化鎘量子點的具體制備操作步驟如下:
(1)將0.55 g (2.4 mmol)水合氯化鎘(CdCl2.2.5H20)溶解到125 mL蒸餾水中，在攪拌下加入0.42 mL (6.0 mmol)巰基乙酸作為穩(wěn)定劑；鎘與巰基乙酸的比例為1:2.5時，用混合堿液調(diào)節(jié)PH值至9，通氮氣鼓泡除氧30分鐘，得到除氧的氯化鎘水溶液；對照試驗采用I mol/L NaOH水溶液調(diào)節(jié)pH，通氮氣鼓泡除氧30分鐘；
混合堿液由濃度30%的氨水和濃度I mol/L的NaOH水溶液按1:2的體積比混合組
成；
(2)在另外一個三頸燒瓶中，將0.11g (6.0 mmol)硼氫化鈉、0.08 g (0.6 mmol)締粉和3mL水反應(yīng)至溶液澄清，然后加入20 mL濃度0.5 mol/L的稀硫酸，產(chǎn)生碲化氫(H2Te)氣體；
(3)將碲化氫(H2Te)氣體通入除氧的氯化鎘水溶液中，形成碲化鎘晶核，在空氣環(huán)境下加熱回流5小時形成熒光碲化鎘量子點，綠色碲化鎘量子點的熒光量子產(chǎn)率可高達26%，熒光光譜半峰寬39 nm ;對照實驗的碲化鎘量子點的熒光量子產(chǎn)率為9%、熒光光譜半峰寬47nm。
[0013] 實施例2
將CdCl2.5H20 (0.55 g,2.4 mmol)溶解到125 mL蒸餾水中，在攪拌下加入(λ 22mL (3.1 mmol)巰基乙酸作為穩(wěn)定劑,然后逐滴加入由30%氨水與I mol/L NaOH水溶液(1:2，v/v)組成的混合堿液,調(diào)節(jié)pH到12,對照試驗采用I mol/L NaOH水溶液調(diào)節(jié)pH到12，通氮氣鼓泡除氧30分鐘。在另外一個三頸燒瓶中加入0.11 g (6.0 mmol)硼氫化鈉、0.08 g (0.6 mmol)碲粉和3 mL水，反應(yīng)至溶液澄清，然后加入20 mL 0.5 mol/L稀硫酸，產(chǎn)生H2Te氣體，將其通入上述氯化鎘水溶液中，形成碲化鎘晶核，最后在敞口環(huán)境下加熱回流5小時形成碲化鎘量子點。量子點的發(fā)射波長可以通過回流時間來控制。此法制得的熒光量子產(chǎn)率高達 45%，對照實驗約32%。
【權(quán)利要求】
1.一種強熒光碲化鎘量子點的制備方法，其特征在于:以巰基乙酸為穩(wěn)定劑，用氨水與1 mol/L氫氧化鈉的混合溶液來中和巰基乙酸的酸性，調(diào)節(jié)反應(yīng)介質(zhì)的pH值，鎘:巰基乙酸:碲的摩爾比為1:2.5:0.25或者1:1.3:0.25，在水相介質(zhì)中，加熱回流5小時，制備出具有高熒光強度的碲化鎘量子點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種強熒光碲化鎘量子點的制備方法，其特征在于具體制備操作步驟如下: (1)將0.55 g水合氯化鎘溶解到125 mL蒸餾水中，在攪拌下加入0.42 mL或0.22 mL巰基乙酸作為穩(wěn)定劑，鎘與巰基乙酸的摩爾比為1:2.5或1:1.3，將混合堿液逐滴加入到上述水溶液中，調(diào)節(jié)PH值至9或12，通氮氣鼓泡除氧30分鐘，得到除氧的氯化鎘水溶液； (2)將0.1lg硼氫化鈉、0.08g碲粉和3mL水反應(yīng)至溶液澄清，然后加入20 mL濃度0.5mol/L的稀硫酸,產(chǎn)生締化氫氣體； (3)將碲化氫氣體通入除氧的氯化鎘水溶液中，形成碲化鎘晶核，在空氣環(huán)境下加熱回流5小時形成熒光碲化鎘量子點，綠色碲化鎘量子點的熒光量子產(chǎn)率分別為26%和45%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種強熒光碲化鎘量子點的制備方法，其特征在于:所述混合堿液由30%的濃氨水和I mol/L的氫氧化鈉水溶液按體積比1:2配制而成。
【文檔編號】B82Y20/00GK103979506SQ201410223895
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】方群玲 申請人:合肥工業(yè)大學