一种尺寸可控的单分散氧化铟锡纳米晶的制备方法、产品及应用技术

本发明专利技术公开了一种尺寸可控的单分散氧化铟锡纳米晶的制备方法，首先将单分散氧化铟锡纳米晶、醋酸铟、醋酸亚锡、十四酸与十八烯混合，得到混合液A，经抽真空处理后，在110℃～140℃保温1～3h；所述混合液A中单分散氧化铟锡纳米晶的摩尔浓度为10-3～10-1M，醋酸亚锡、醋酸铟的摩尔比为0.01～0.25；将混合液A加热到240℃～300℃，向混合液A中注入油胺，惰性气体保护下,保温2～5h，再经萃取、洗涤后得到所述的尺寸可控的单分散氧化铟锡纳米晶；所述油胺的注入速度为1～10ml/h。制备得到的单分散氧化铟锡纳米晶材料尺寸均一、且尺寸可控，可应用于制备基于表面等离激元原理的传感、光学等器件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及表面等离激元材料领域，具体涉及一种尺寸可控的单分散氧化铟锡纳米晶的制备方法、产品及应用。
技术介绍
近年来，贵金属材料由于其特有的光学特性，在激发条件下，其自由电子的集体振荡形成的表面等离子体，在金属结构附近形成增强的局域场，这种表面等离激元现象受到了广泛关注，有望在表面增强拉曼散射、生物传感及太阳能电池等领域取得应用。但是金属材料由于较高的自由电子浓度导致其损耗大特别是在近红外波段，而且金属材料与传统的大规模硅基集成电路的工艺兼容性差，也限制了其应用；在合成方面，由于金属材料相对固定的自由电子浓度，表面等离激元的共振频率只能通过金属材料的尺寸和形状来调节，这也增加应用的困难。Teranishi小组（Indium Tin Oxide Nanoparticles with Compositionally Tunable Surface Plasmon Resonance Frequencies in the Near-IR Region；Masayuki Kanehara,Hayato Koike,Taizo Yoshinaga,and Toshiharu Teranishi；Journal of the American Chemical Society,2009.131(49):p.17736-17737）发现透明电极材料氧化铟锡纳米晶在近红外区域存在局域表面等离体共振现象，氧化铟锡纳米晶作为一种半导体材料，其自由电子浓度比金属材料低两个数量级，其特有的禁带结构也有助于降低损耗。更重要的是其自由电子的浓度可以通过掺杂调节，即可以调节表面等离激元的共振峰位。浙江大学的周丽敏等人（铟锡氧（ITO）纳米晶的可控合成；周丽敏，金一政，任玉萍，奕清，材料科学与工程学报，第30卷，第6期，第867～870页）研究了ITO纳米晶合成中不同羧酸对产物的形貌的影响。采用简便的“一锅法”在反应体系中采用直链的正辛酸盐或具有支链结构的2-乙基己酸盐，可以分别获得单分散性较好的球状纳米晶和纳米花。上述制备方法获得的ITO纳米晶的形貌可以通过羧酸的品种进行调控，但并无法对其尺寸进行调控。
技术实现思路
本专利技术提供一种尺寸可控的单分散氧化铟锡纳米晶的制备方法，制备得到的单分散氧化铟锡纳米晶材料尺寸均一、且尺寸可控，可应用于基于表面等离激元原理的传感、光学器件等应用研究。本专利技术公开了一种尺寸可控的单分散氧化铟锡纳米晶的制备方法，包括如下步骤：（1）将单分散氧化铟锡纳米晶、醋酸铟、醋酸亚锡、十四酸与十八烯混合，得到混合液A，经抽真空处理后，在110℃～140℃保温1～3h；所述混合液A中单分散氧化铟锡纳米晶的摩尔浓度为10-3～10-1M；所述单分散氧化铟锡纳米晶与醋酸铟的摩尔比为1:5～10；所述醋酸亚锡与醋酸铟的摩尔比为0.01～0.25；（2）将混合液A加热到240℃～300℃，向混合液A中注入油胺，惰性气体保护下保温2～5h,再经萃取、洗涤后得到所述的尺寸可控的单分散氧化铟锡纳米晶；油胺注入速度为1～10ml/h。本专利技术采用种子生长的方法制备尺寸可调掺杂可控的单分散掺锡氧化铟纳米晶，通过在一定温度下保温的铟锡前驱体和种子溶液，利用油胺的缓慢注入，由于温度较高，单体浓度过高，通过非均质形核在氧化铟锡纳米晶种子表面开始生长，通过种子的数量、油胺的注入速度、加热的温度来进行调控。最终得到单分散尺寸可控的氧化铟锡纳米晶。作为优选，步骤（1）所述混合液A中单分散氧化铟锡纳米晶的摩尔浓度为5×10-3～2×10-2M，增加氧化铟锡纳米晶的摩尔浓度，最终产物尺寸减小。作为优选，步骤（2）所述的油胺注入速度为2～5ml/h，油胺注入速度控制氧化铟锡单体异质形核速度，低的注入速度，最终产物尺寸增大。作为优选，步骤（2）所述的加热温度为260～290℃，加热温度高有利于异质形核发生，提高温度有利于最终产物尺寸增大。作为优选，所述单分散氧化铟锡纳米晶的制备步骤为：a）将醋酸铟、醋酸亚锡、十四酸、油胺与十八烯混合，得到混合液B，经抽真空处理后，在110℃～140℃下保温1.5～2.5h；惰性气体保护下，加热至240℃～300℃并保温2～2.5h，得到混合液C；所述混合液B中醋酸铟的摩尔浓度为0.02～0.2M；所述混合液A醋酸亚锡、醋酸铟的摩尔比为0.01～0.25；b）将步骤a）得到的混合液C快速冷却至60～80℃，经萃取、离心洗涤处理后得到单分散氧化铟锡纳米晶。为保证氧化铟锡纳米晶结晶的质量和尺寸的均一，在合成初期必须确保除去反应物中的水，步骤a）中利用蛇形冷凝管进行回流。作为优选，步骤b）所述的萃取处理以甲醇/正己烷的混合溶剂为萃取剂，甲醇与正己烷体积比可以为2:1。氧化铟锡纳米晶合成后，还需要将纳米晶表面的有机修饰剂除去，利用极性/非极性溶剂法离心洗涤3次。作为优选，步骤b）所述的离心洗涤处理以环己烷/乙醇为溶剂，离心转速为5000～8000rpm，离心时间为5～20min。本专利技术还公开了一种尺寸可控的单分散氧化铟锡纳米晶，粒径范围为8～30纳米。本专利技术还公开了一种尺寸可控的单分散氧化铟锡纳米晶在新型表面等离激元材料领域的应用，基于表面等离激元原理，可用于制备传感、光学等器件。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：本专利技术利用种子法合成尺寸可控的单分散氧化铟锡纳米晶，并且实现了锡的有效掺杂，利用氧化铟锡纳米晶尺寸的大小不同来调控氧化铟锡纳米晶的表面等离激元性能。整个反应工艺简单，技术成熟，具有工业应用前景；在确保锡的有效掺杂的前提下，通过油胺的注入速度、反应温度、单分散氧化铟锡纳米晶种子的浓度的改变对最终产品的尺寸的控制，氧化铟锡纳米晶的尺寸可以调控其表面等离激元性能，可用于制备基于表面等离激元原理的传感、光学等器件。附图说明图1为实施例1的步骤（1）制得的单分散的氧化铟锡纳米晶的透射电镜照片；图2为实施例1、2分别制得的不同尺寸的单分散氧化铟锡纳米晶的透射电镜照片；图3为实施例1制得的单分散氧化铟锡纳米晶XRD图谱；图4为实施例1、2分别制得的不同尺寸的单分散氧化铟锡纳米晶的UV-Vis-NIR吸收光谱图；图5为实施例3制得的单分散氧化铟锡纳米晶的透射电镜照片；图6为实施例3制得的单分散氧化铟锡纳米晶UV-Vis-NIR吸收光谱图；图7为实施例4制得单分散本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种尺寸可控的单分散氧化铟锡纳米晶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将单分散氧化铟锡纳米晶、醋酸铟、醋酸亚锡、十四酸与十八烯混合，得到混合液A，经抽真空处理后，在110℃～140℃保温1～3h；所述混合液A中单分散氧化铟锡纳米晶的摩尔浓度为10‑3～10‑1M；所述单分散氧化铟锡纳米晶与醋酸铟的摩尔比为1:5～10；所述醋酸亚锡与醋酸铟的摩尔比为0.01～0.25；（2）将混合液A加热到240℃～300℃，向混合液A中注入油胺，惰性气体保护下,保温2～5h，再经萃取、洗涤后得到所述的尺寸可控的单分散氧化铟锡纳米晶；所述油胺的注入速度为1～10ml/h。

【技术特征摘要】
1.一种尺寸可控的单分散氧化铟锡纳米晶的制备方法，其特征在于，
包括如下步骤：
（1）将单分散氧化铟锡纳米晶、醋酸铟、醋酸亚锡、十四酸与十八
烯混合，得到混合液A，经抽真空处理后，在110℃～140℃保温1～3h；
所述混合液A中单分散氧化铟锡纳米晶的摩尔浓度为10-3～10-1M；
所述单分散氧化铟锡纳米晶与醋酸铟的摩尔比为1:5～10；
所述醋酸亚锡与醋酸铟的摩尔比为0.01～0.25；
（2）将混合液A加热到240℃～300℃，向混合液A中注入油胺，惰
性气体保护下,保温2～5h，再经萃取、洗涤后得到所述的尺寸可控的单分
散氧化铟锡纳米晶；
所述油胺的注入速度为1～10ml/h。
2.如权利要求1所述的尺寸可控的单分散氧化铟锡纳米晶的制备方
法，其特征在于，步骤（1）所述混合液A中单分散氧化铟锡纳米晶的摩
尔浓度为5×10-3～2×10-2M。
3.如权利要求2所述的尺寸可控的单分散氧化铟锡纳米晶的制备方
法，其特征在于，步骤（2）所述的油胺注入速度为1～5ml/h。
4.如权利要求3所述的尺寸可控的单分散氧化铟锡纳米晶的制备方
法，其特征在于，步骤（2）所述的加热温度为260℃～290℃。
5.如权利要求1～4任一权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东升，马可可，杨德仁，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33