一种CdSe/CdS核壳纳米片材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种CdSe/CdS核壳纳米片材料及其制备方法，以镉源和硒粉为前驱体，有机长链溶剂为保护剂，镉盐为生长剂，高温合成得到CdSe纳米片。然后通过加入硫化物溶液得到包裹了硫层的CdSe纳米片，再加入镉盐溶液得到一层CdS壳的CdSe/CdS核壳结构纳米片。并且重复上述步骤合成多层CdS壳的CdSe/CdS核壳结构纳米片。本发明专利技术制备得到的CdSe/CdS核壳纳米片具有较高的量子产率，更好的光稳定性和化学稳定性。并且合成方法比传统的高温包覆法更加简单，易操作，效率高。

A core-shell CdSe / CdS nanocomposite and its preparation method

The invention discloses a CdSe / CdS core-shell nano sheet material and a preparation method thereof. The CdSe nano sheet is synthesized at high temperature with the cadmium source and selenium powder as the precursor, the organic long-chain solvent as the protective agent and the cadmium salt as the growth agent. Then, the CDs nanostructured CdS / CdS core-shell nanostructured CDs was prepared by adding sulfide solution and cadmium salt solution. And the above steps are repeated to synthesize CdSe / CdS core-shell structure nano sheet with multilayer CDs shell. The CdSe / CdS core-shell nano sheet prepared by the invention has high quantum yield, better optical stability and chemical stability. And the synthesis method is simpler, easier to operate and more efficient than the traditional high temperature coating method.

【技术实现步骤摘要】
一种CdSe/CdS核壳纳米片材料及其制备方法
本专利技术属于新型纳米合成技术，涉及到一种CdSe/CdS核壳纳米片材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，二维半导体纳米晶体材料因其独特的结构和物理化学特征而越来越受到关注。相比于零维的和一维的纳米晶体材料，二维半导体纳米晶体材料只在厚度上表现出量子限域效应，故在厚度上的原子排布对材料的性能起着决定性的作用。CdSe纳米片是一种新型的二维半导体纳米晶体，并表现出很强的一维量子限制。与零维量子点和一维纳米棒相比，二维纳米片组成了量子限域半导体纳米晶体家族。CdSe纳米片具有独特的光学性能，适用于实际应用。与CdSeQDs和纳米棒相比，纳米片具有更窄的激发光吸收和光致发光带，这在单色发光器件的制备中具有重要意义。作为一种新型特殊的半导体纳米晶，纳米片具有特殊的光学性能，并广泛应用于照明和显示应用的发光器件领域，得益于低成本，高色纯度，高量子产率，以及基于纳米片厚度的宽可调发射波长。纳米片的厚度可以容易地以原子精度控制，这导致相对较窄的吸收和发射，这是由最小的非均匀展宽引起的。这些纳米片由于其二维特征，大的面内电子有效质量和相对小的介电常数而表现出大的提取结合能。与量子点相比，纳米片具有相对较大的体积，并且它可能潜在地表现出载流子之间较不严重的库仑相互作用，并允许更有效的电荷注入而不会损害量子限制。特别地，纳米片仅需要精确控制其原子级厚度，合成具有光谱窄发射的胶体纳米晶体，而量子点需要严格控制其尺寸和形状。此外，仅核心和核/壳纳米片通常在溶液PL的半峰宽较窄。然而，仅核心的纳米片通常遭受光和/或化学不稳定性的影响。特别是，核心纳米片上更宽带隙壳的生长可以显着提高其发光性能。该过程可以增强核心纳米片的量子产率，并减少荧光淬灭。合成CdSe纳米片的一般途径为预先形成超小的CdSe种子，然后在醋酸根离子(镉或醋酸锌等)存在下再结晶或生长。胶体半导体纳米晶体的实际应用通常需要在核心CdSe量子点或纳米棒上覆盖宽间隙材料，如CdS或ZnS。宽间隙外延层为光激发电子空穴对创造了一个合适的势垒，保护核免受周围介质的化学作用，从而提高了光稳定性和化学稳定性，并提高了光致发光量子产率。同样的道理也适用于CdSe纳米片，特别是考虑到它们的表面积非常大，因此对化学环境的敏感性更高。更容易受到周围介质的影响，从而导致CdSe纳米片的稳定性较差。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种新型CdSe/CdS核壳纳米片，具有比单核CdSe纳米片更高的量子产率和良好的光/化学稳定性。本专利技术的实施方案是这样实现的：一种CdSe/CdS核壳纳米片，这种纳米材料用两步法合成CdSe/CdS核壳纳米片。制备工艺主要是以镉源和硒粉为前驱体，有机长链溶剂为保护剂，镉盐为生长剂，高温合成得到CdSe纳米片。然后通过加入硫化物溶液得到包裹了硫层的CdSe纳米片，再加入镉盐溶液得到一层CdS壳的CdSe/CdS核壳结构纳米片。并且重复上述步骤合成多层CdS壳的CdSe/CdS核壳结构纳米片。一种CdSe/CdS核壳纳米片材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将镉盐和有机酸分别溶于甲醇溶液中，将两溶液混合搅拌，得到白色沉淀；洗涤，真空干燥，碾成粉末，得到镉源粉末；(2)将(1)中的镉源粉末与Se粉加入有机长链溶剂中，加热搅拌溶解；然后反应体系真空脱气，通入氮气，在加热到一定温度T1时，加入镉盐，继续加热至温度T2直至反应结束；最终将反应产物分散，净化，再分散得到CdSe纳米片；(3)将步骤(2)中净化的CdSe纳米片加入烧杯，加入极性溶剂，取硫化物溶液于烧杯中，快速搅拌至分层，洗涤沉淀，得到包裹了硫层的CdSe纳米片；(4)将步骤(3)中得到的包裹硫层的CdSe纳米片溶解在极性溶剂中，加入镉盐溶液，搅拌，洗涤离心得到一层CdS壳的CdSe/CdS核壳结构纳米片。根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的镉盐甲醇溶液单体摩尔浓度为0.05-0.3mol/L；镉盐为乙酸镉，硫酸镉，碳酸镉中的一种。所述的制备方法，步骤(1)中所述的有机酸甲醇溶液单体摩尔浓度为0.05-0.3mol/L；有机酸为肉豆蔻酸，月桂酸,硬脂酸之一。所述的制备方法，步骤(1)中得到白色沉淀的过程为：将镉盐溶液加入有机酸溶液中，在加入的过程中继续搅拌，会出现白色的絮状沉淀。所述的制备方法，步骤(1)中洗涤、真空干燥过程为：通过真空抽滤将溶液中的白色沉淀分离出来；用甲醇洗涤分离出来的白色沉淀，以去除多余的前体，洗涤过程重复3-5次；洗涤后放置在40℃的真空烘箱中干燥过夜，干燥完的产物碾成粉末，得到镉源粉末。所述的制备方法，步骤(2)中有机长链溶剂为油酸，油胺，十八烯中的一种。所述的制备方法，步骤(2)中真空脱气过程为：用加热搅拌器加热到一定温度，用真空泵进行真空脱气，保持脱气一定时间；以确保反应物中的水和空气被全部排出。所述的制备方法，步骤(2)中将反应产物分散，净化，再分散的过程为：取正己烷和异丙醇，混合后加入三口烧瓶中，搅拌均匀后离心10分钟；丢掉上清液，将沉淀物分散在正己烷中，再次离心；第二次离心后，取上层清液，加入异丙醇混合均匀后再次离心；第三次离心后，丢掉上清液，将沉淀物分散在正己烷中，得到CdSe纳米片合成的最终产物。所述的制备方法，步骤(2)中镉源与Se粉单体的质量比为1:0.05-1:0.5。所述的制备方法，步骤(2)中加入镉盐时的温度T1为160℃-200℃。所述的制备方法，步骤(2)中继续加热至温度T2为220℃-250℃所述的制备方法，步骤(2)中加入镉盐的用量为40-120mg。所述的制备方法，步骤(3)中洗涤沉淀的过程为：在混合溶液中加入甲苯和乙腈的混合溶液；混合物进行离心，丢掉上清液。所述的制备方法，步骤(3)中硫化物溶液为硫化铵，硫化钠，硫化钾之一或其混合。所述的制备方法，步骤(3)中极性溶剂为氮氮二甲基甲酰胺，氮甲基甲酰胺，甲酰胺之一或其混合。所述的制备方法，步骤(3)中硫化物溶液用量为7.5-15uL。所述的制备方法，步骤(4)洗涤离心的过程为：加入甲苯和乙腈的混合溶液，离心取沉淀。所述的制备方法，步骤(4)中镉盐溶液摩尔浓度为0.25mol/L，用量为1-2mL。本专利技术的技术优势如下：本专利技术制备过程简单，具有可控性强、无外加助剂以及效率高等优点。本专利技术使用的制备方法比传统的高温包覆法更加简单，易操作，安全性更高。所制的的CdSe/CdS核-壳纳米片材料具有更好的光稳定性和化学稳定性。并且允许每个循环精确沉积单个原子层，可用于复杂纳米异质结构的逐层设计。附图说明图1为本专利技术实施例1制得的CdSe纳米片材料的透射电镜图。图2为本专利技术实施例2制得的CdSe纳米片材料的紫外吸收和荧光发射光谱图。图3为本专利技术实施例3制得的CdSe/CdS核-壳纳米片本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CdSe/CdS核壳纳米片材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/n(1)将镉盐和有机酸分别溶于甲醇溶液中，将两溶液混合搅拌，得到白色沉淀；洗涤，真空干燥，碾成粉末，得到镉源粉末；/n(2)将(1)中的镉源粉末与Se粉加入有机长链溶剂中，加热搅拌溶解；然后反应体系真空脱气，通入氮气，在加热到一定温度T1时，加入镉盐，继续加热至温度T2直至反应结束；最终将反应产物分散，净化，再分散得到CdSe纳米片；/n(3)将步骤(2)中净化的CdSe纳米片加入烧杯，加入极性溶剂，取硫化物溶液于烧杯中，快速搅拌至分层，洗涤沉淀，得到包裹了硫层的CdSe纳米片；/n(4)将步骤(3)中得到的包裹硫层的CdSe纳米片溶解在极性溶剂中，加入镉盐溶液，搅拌，洗涤离心得到一层CdS壳的CdSe/CdS核壳结构纳米片。/n

【技术特征摘要】
1.一种CdSe/CdS核壳纳米片材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将镉盐和有机酸分别溶于甲醇溶液中，将两溶液混合搅拌，得到白色沉淀；洗涤，真空干燥，碾成粉末，得到镉源粉末；
(2)将(1)中的镉源粉末与Se粉加入有机长链溶剂中，加热搅拌溶解；然后反应体系真空脱气，通入氮气，在加热到一定温度T1时，加入镉盐，继续加热至温度T2直至反应结束；最终将反应产物分散，净化，再分散得到CdSe纳米片；
(3)将步骤(2)中净化的CdSe纳米片加入烧杯，加入极性溶剂，取硫化物溶液于烧杯中，快速搅拌至分层，洗涤沉淀，得到包裹了硫层的CdSe纳米片；
(4)将步骤(3)中得到的包裹硫层的CdSe纳米片溶解在极性溶剂中，加入镉盐溶液，搅拌，洗涤离心得到一层CdS壳的CdSe/CdS核壳结构纳米片。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的镉盐甲醇溶液单体摩尔浓度为0.05-0.3mol/L；镉盐为乙酸镉，硫酸镉，碳酸镉中的一种。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的有机酸甲醇溶液单体摩尔浓度为0.05-0.3mol/L；有机酸为肉豆蔻酸，月桂酸,硬脂酸之一。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中得到白色沉淀的过程为：将镉盐溶液加入有机酸溶液中，在加入的过程中继续搅拌，...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐建国，杨兰兰，胡中艺，韩董妮，高梵，杜中林，王瑶，袁泽，黄林军，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东;37