水溶性荧光TMDs量子点及其胶体的制备方法技术

本发明专利技术涉及纳米材料制备技术领域，特别涉及一种水溶性荧光TMDs量子点及其胶体的制备方法；包括(1)向第一有机溶剂中加入过渡金属硫化合物，制成悬浊液；(2)对悬浊液进行加热回流处理，回流过程中加入第二有机溶剂，回流结束后冷却静置；(3)取静置后的上层清液进行离心处理，然后收集离心后的上清液进行透析处理，之后对透出液进行真空干燥，得到TMDs量子点；所述第一有机溶剂和第二有机溶剂为乙醇胺或二乙醇胺。本发明专利技术提供的方法简单，条件温和，设备成本低，制备效率高，产品收率高。

Preparation of water-soluble fluorescent TMDs quantum dots and their colloids

The invention relates to the technical field of preparing nanometer materials, in particular to a method for preparing water-soluble fluorescent TMDs quantum dots and colloids thereof, which comprises: (1) adding transition metal sulfide compounds into the first organic solvent to make a suspension; (2) heating and refluxing the suspension, adding a second organic solvent in the reflux process, and refluxing it. After that, the supernatant was centrifuged and then collected for dialysis treatment. Then the permeate was vacuum dried to obtain TMDs quantum dots. The first and second organic solvents were ethanolamine or diethanolamine. The method provided by the invention is simple, the condition is mild, the equipment cost is low, the preparation efficiency is high, and the product yield is high.

【技术实现步骤摘要】
水溶性荧光TMDs量子点及其胶体的制备方法
本专利技术涉及纳米材料制备
，特别涉及一种水溶性荧光TMDs量子点及其胶体的制备方法。
技术介绍
量子点(QuantumDots，QDs)是零维的纳米半导体材料，具有一系列独特的光电性质，在太阳能电池、发光器件、生物医学等领域有广泛应用。二维过渡金属硫族化合物(TMDs)是指由过渡族金属元素(M)和硫族非金属元素(X)所形成的的X-M-X类三明治结构的化合物，例如MoS2、WS2等。一直以来人们对TMDs的研究主要集中在微米和纳米尺度。与石墨烯类似，TMDs纳米片具有二维层状结构，其层内以共价键结合，层间存在较弱的范德华力，可以插入外来原子或分子，并具有较多边缘活性位，可用作润滑剂、电化学储锂材料、脱硫催化剂、催化脱氢材料。随着材料技术的发展，人们发现通过进一步减小材料尺寸，MoS2、WS2可从间接带隙突变直接带隙材料，其物理、化学性质发生突变，如具有较高荧光量子产率、消光系数、抗漂泊能力、较宽激发光谱范围以及超高电子转移速率等，可应用于QLED、探测器、太阳能电池等领域。因此，制备出高荧光的MoS2、WS2量子点具有重要意义。目前，水溶性荧光MoS2、WS2量子点的制备方法主要包括水热法、超声破碎、激光照射、H2O2氧化以及其他辅助技术等，目前已公开的方案如下：1)YongWang(AnalyticalChemistry,2014,86(15):7463-7470)采用Na2MoO4·2H2O为Mo源，L-半胱氨酸为S源，在水热条件下合成出荧光较强的MoS2量子点。2)VarrlaE.(ChemistryofMaterials,2015,27(3):1129-1139.)等人在N-甲基吡咯烷酮(NMP)，二甲基甲酰胺(DMF)等溶剂中采用超声辅助液相剥离法获得少量MoS2量子点。3)VáclavStengl(Nanoscale,2013,5(8):3387-3394.)通过对商用MoS2先加压超声，再用乙二醇回流，获得MoS2量子点。4)梁诗景(专利文献CN104445088)将商品化硫化物和氮化物分散在水和低碳醇类溶剂中，并加入H2O2，在深紫外LED灯光照射下，获得了3-5nm硫化物和氮化物量子点。5)曾海波(专利文献CN103820121A)对含过渡金属硫化合物的表面活性剂的分散液作超声处理，结合锂离子插层技术获得过渡金属硫化物和硒化物量子点。6)B.Li等人(SciRep,2017,7(1):11182)利用激光照射获得MoS2量子点。7)YanWang等人(SciAdv,2017,3(12):1701500)通过液氮浸泡后，超声处理，获得了层状化物量子点。在上述各方案中，采用水热法时，所用有机物分子配体在水热环境下容易分解成有机小分子甚或碳量子点等副产物，后期与目标产物，即与过渡金属硫化物量子点难以分离。采用超声破碎时，不同程度上都存在超声时间长，功耗大的问题。采用激光照射时需要激光源，设备昂贵，成本高。采用深冷处理时，则同时存在安全性和生产成本的问题。因此，急需发展一种简单、有效的方法制备水溶性、高荧光量子点产率的荧光过渡金属硫化物量子点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于现有水溶性过渡金属硫化合物量子点的制备方法复杂、低效、荧光量子产率低。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种水溶性荧光TMDs量子点的制备方法，包括如下步骤：(1)向第一有机溶剂中加入过渡金属硫化合物，制成悬浊液；(2)对悬浊液进行加热回流处理，回流过程中加入第二有机溶剂，回流结束后冷却静置；(3)取静置后的上层清液进行离心处理，然后收集离心后的上清液进行透析，之后对透出液进行真空干燥，得到TMDs量子点；所述第一有机溶剂和第二有机溶剂为乙醇胺或二乙醇胺。在上述技术方案中，乙醇胺或二乙醇胺为有机小分子溶剂，可以进入MoS2、WS2层间，同时该溶剂、助溶剂含有大量胺基和羟基，与MoS2、WS2表面富电子硫元素形成S-H-O，S-H-N等氢键，在加热条件下，削弱了MoS2、WS2层间范德华力，并使块状MoS2、WS2逐渐解离，形成少层、单层MoS2纳米片，甚或MoS2、WS2量子点。另外，胺基与Mo元素以配位键结合，填补MoS2量子点表面S空位缺陷。在量子点表面引入的氮元素增强了激发态荧光回迁，提高了MoS2、WS2量子点的荧光量子产率。进一步的，所述步骤(1)中过渡金属硫化合物为MoS2或WS2。进一步的，所述步骤(1)中过渡金属硫化合物与第一有机溶剂按照10-400mg：10-100ml的质量体积比混合。进一步的，所述步骤(1)采用磁力搅拌方式进行混合，其混合时间为8-12分钟。进一步的，所述步骤(2)在回流过程中保持磁力搅拌状态，加热温度为150-160℃，回流时间为10-12小时。进一步的，所述步骤(2)中第二有机溶剂的投加量为0-5ml。进一步的，所述步骤(3)中的真空干燥温度为100℃-130℃，干燥时间为8-12h。进一步的，所述步骤(3)中透析用透析袋的截留分子量为3500D，宽带为44mm。本专利技术的另一个目的在于提供一种水溶性荧光TMDs量子点胶体的制备方法，将如上所述的方法制备得到的TMDs量子点分散于极性溶剂中，得到TMDs量子点胶体。作为优选，所述极性溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙酮、异丙醇、DMF、DMSO中的任意一种。采用乙醇胺或二乙醇胺为溶剂所制备的TMDs量子点，其表面带有大量胺基、羟基等供电子基团，容易分散在水、乙醇、丙酮、DMF、DMSO等极性较大的溶剂中，制得的TMDs量子点胶体分散性和稳定性能好。本专利技术的有益效果在于：方法简单，条件温和，设备成本低，制备效率高，荧光量子产率高。附图说明图1为本专利技术实施例1所制备产物的透射电镜图；图2为本专利技术实施例5所制备产物的透射电镜图；图3为本专利技术实施例1所制备产物的吸收和荧光发射图谱；图4为本专利技术实施例5所制备产物的吸收和荧光发射图谱；图5为本专利技术实施例1所制备产物的X衍射图；图6为本专利技术实施例5所制备产物的X衍射图。具体实施方式以下结合实施例1-8对本专利技术作进一步的说明，以下各实施例中，试剂和仪器的来源如下：一、试剂：MoS2：购自郑州金山化工有限公司、44μm、99.9％；WS2：阿拉丁试剂网，2μm，99.9％；乙醇胺：西陇科学股份有限公司、分析纯；二乙醇胺：西陇科学股份有限公司、分析纯；DMF：天津博迪化工股份有限公司、分析纯；甲醇：天津博迪化工股份有限公司、分析纯；乙醇：天津博迪化工股份有限公司、分析纯；异丙醇：天津博迪化工股份有限公司、分析纯；丙酮：天津博迪化工股份有限公司、分析纯；DMSO：天津博迪化工股份有限公司、分析纯。二、仪器：磁力搅拌器：山东鄄城晨博实验设备有限公司，DHT型磁力搅拌电热套。实施例1:水溶性荧光MoS2量子点的制备(1)向盛装有20ml乙醇胺的三口烧瓶中加入100mgMoS2；(2)同时开启磁力搅拌器和电热套，在搅拌条件下加热至溶液温度为160℃，之后恒温回流8小时，再加入2.5ml二乙醇胺，继续回流4小时，停止搅拌，同时关闭热源，静置3小时；(3)取上层清液在12000r/min下离心10min，收集上清液用500ml×4蒸馏水透析，透本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水溶性荧光TMDs量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)向第一有机溶剂中加入过渡金属硫化合物，制成悬浊液；(2)对悬浊液进行加热回流处理，回流过程中加入第二有机溶剂，回流结束后冷却静置；(3)取静置后的上层清液进行离心处理，然后收集离心后的上清液进行透析，之后对透出液进行真空干燥，得到TMDs量子点；所述第一有机溶剂和第二有机溶剂为乙醇胺或二乙醇胺。

【技术特征摘要】
1.一种水溶性荧光TMDs量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)向第一有机溶剂中加入过渡金属硫化合物，制成悬浊液；(2)对悬浊液进行加热回流处理，回流过程中加入第二有机溶剂，回流结束后冷却静置；(3)取静置后的上层清液进行离心处理，然后收集离心后的上清液进行透析，之后对透出液进行真空干燥，得到TMDs量子点；所述第一有机溶剂和第二有机溶剂为乙醇胺或二乙醇胺。2.根据权利要求1所述的水溶性荧光TMDs量子点的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中过渡金属硫化合物为MoS2或WS2。3.根据权利要求2所述的水溶性荧光TMDs量子点的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中过渡金属硫化合物与第一有机溶剂按照10-400mg：10-100ml的质量体积比混合。4.根据权利要求3所述的水溶性荧光TMDs量子点的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)采用磁力搅拌方式进行混合，其混合时间为8-12分钟。5.根据权利要求1所述的水溶性荧光TMDs...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴凤义，蒋阳，张忠平，汤家华，王新运，李雷，高立，王志海，吴凤彬，
申请(专利权)人：巢湖学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34