一种微量水诱导凝胶化制备量子点气凝胶的方法技术

本发明专利技术涉及一种微量水诱导凝胶化制备量子点气凝胶的方法，本发明专利技术首先合成了S2‑

【技术实现步骤摘要】
一种微量水诱导凝胶化制备量子点气凝胶的方法


[0001]本专利技术涉及一种微量水诱导凝胶化制备量子点气凝胶的方法，属于量子点和气凝胶


技术介绍

[0002]气凝胶(Aerogel)是一种非天然的固体材料，世界上密度最小的固体。上世纪90年代末，Science将气凝胶材料的制备列为十大流行技术之一。由于气凝胶具有纳米多孔三维网络结构，拥有极高孔隙率、极低的密度、超高比表面积、超高孔体积率等特点，气凝胶的密度在0.003
‑
0.500g/cm
‑3范围内可调(空气的密度为0.00129g/cm
‑3)，使气凝胶材料在能源、催化、生物、环境工程等诸多领域具有广泛的应用前景。
[0003]胶体量子点(Quantum dots,QDs)因量子限域效应、超高比表面积和表面原子比例等特性而获得广泛关注，在太阳能电池、光催化、LED、光探测器和传感器等领域均显示着巨大的应用潜力(J.Am.Chem.Soc.,2020,142,12207
‑
12215)。将量子点自组装成为宏观尺度结构是构建该类器件的必经之路。然而常用于钝化量子点表面的有机长碳链配体使得胶体量子点之间的载流子传输受限，导电性较差，限制了其电子和光电性能。
[0004]将胶体量子点组装成具有三维网状结构的气凝胶材料是提高粒子间载流子传输、避免量子点器件制造过程团聚现象以及开发新型功能光电器件的重要途径。目前已报道的将胶体量子点组装成三维网状结构的量子点气凝胶的制备方法包括氧化剂去除配体、金属离子诱导等，但是这些方法需要氧化剂、金属离子等杂质的参与，会导致不可避免的阳离子交换或表面污染。
[0005]因此，开发一种简单有效、无污染的针对胶体量子点的凝胶化方法，制备表面清洁且稳定的量子点气凝胶至关重要。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种微量水诱导凝胶化制备量子点气凝胶的方法。本专利技术采用水诱导配体交换的CdSe/ZnCdS
‑
S2‑
核/壳量子点凝胶化，通过在胶体量子点体系中引入微量水的方式，使体系适当失稳，实现胶体量子点的凝胶化，该凝胶化方法同样适用于混合量子点的凝胶化过程。
[0007]术语说明：
[0008]室温：本专利技术所述的室温具有常规含义，温度范围在25
±
5℃。
[0009]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0010]一种微量水诱导凝胶化制备量子点气凝胶的方法，该方法包括，以水为凝胶化诱导因素，利用微量水引发配体交换的CdSe/ZnCdS
‑
S2‑
核/壳量子点凝胶化，水的用量为配体交换的CdSe/ZnCdS
‑
S2‑
核/壳量子点体积的1.5
‑
2.5％(v/v)。
[0011]根据本专利技术优选的，该方法还包括，将水引发配体交换的CdSe/ZnCdS
‑
S2‑
核/壳量子点形成的水凝胶进行超临界干燥制得量子点气凝胶。
[0012]根据本专利技术优选的，超临界干燥条件：压力为100bar，温度为45℃。
[0013]根据本专利技术优选的，微量水诱导凝胶化制备量子点气凝胶的方法，该方法包括步骤如下：
[0014](1)将配体交换的CdSe/ZnCdS
‑
S2‑
核/壳量子点加入到NMF中，形成混合液，向混合液中加入量子点体积1.5
‑
2.5％(v/v)的水保持2
‑
7天，得到水凝胶，将所得水凝胶用乙醇洗涤20
‑
30次，去除残留物；
[0015](2)用CO2置换步骤(1)水凝胶中分散的乙醇溶剂，然后进行超临界干燥，制得气凝胶。
[0016]根据本专利技术优选的，配体交换的CdSe/ZnCdS
‑
S2‑
核/壳量子点粉末与NMF的质量体积比为0.002
‑
0.006g：1
‑
3mL。
[0017]最为优选的，水的加入量为配体交换的CdSe/ZnCdS
‑
S2‑
核/壳量子点体积的2％(v/v)。
[0018]根据本专利技术优选的，配体交换的CdSe/ZnCdS
‑
S2‑
核/壳量子点是将有机长碳链配体稳定的CdSe/ZnCdS量子点壳层表面的长链绝缘有机配体全部交换为亲核硫离子(S2‑
)得到。
[0019]根据本专利技术优选的，配体交换的CdSe/ZnCdS
‑
S2‑
核/壳量子点，是按如下方法制备得到：
[0020]1)配体交换：将有机长碳链配体稳定的CdSe/ZnCdS QDs的己烷溶液与(NH4)2S的NMF溶液混合，剧烈搅拌；量子点完全从上层己烷相转移到下层NMF相，配体交换成功；
[0021]2)纯化：将得到的NMF相用己烷洗涤5
‑
8次，收集NMF相后，加入两倍体积的丙酮进行离心沉淀量子点，将所得沉淀物重新分散于NMF中，膜过滤，沉淀物在室温下真空干燥过夜，得到配体交换的CdSe/ZnCdS
‑
S2‑
核/壳量子点。
[0022]根据本专利技术优选的，有机长碳链配体稳定的CdSe/ZnCdS QDs与己烷的体积比为(1
‑
2)：(1
‑
2)，最为优选的，有机长碳链配体稳定的CdSe/ZnCdS QDs与己烷的体积比为1:1。
[0023]根据本专利技术优选的，(NH4)2S的NMF溶液中(NH4)2S的浓度为3
‑
7mM；最为优选的，(NH4)2S的NMF溶液中(NH4)2S的浓度为5mM。
[0024]根据本专利技术优选的，有机长碳链配体稳定的CdSe/ZnCdS QDs的己烷溶液与(NH4)2S的NMF溶液混合的体积比为1：(4
‑
8)；最为优选的，有机长碳链配体稳定的CdSe/ZnCdS QDs的己烷溶液与(NH4)2S的NMF溶液混合的体积比为1：5。
[0025]根据本专利技术优选的，膜过滤为采用孔径0.2μm的过滤膜过滤。
[0026]有机长碳链配体稳定的CdSe/ZnCdS量子点为现有技术或按如下方法制得。
[0027]根据本专利技术优选的，有机长碳链配体稳定的CdSe/ZnCdS量子点，包括CdSe核层和有机长碳链配体稳定的ZnCdS壳层。
[0028]根据本专利技术优选的，CdSe核层的合成，步骤如下：
[0029]a、将CdO、肉豆蔻酸和1
‑
十八碳烯(ODE)混合均匀，CdO：肉豆蔻酸的摩尔比为1:3，CdO的摩尔量与1
‑
十八碳烯(ODE)的体积比为1mmol:5mL；在室温下脱气15min，反应装置中被氩气充满后，将混合物加热至270℃，直到CdO完全溶解；
[0030]b、将混本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微量水诱导凝胶化制备量子点气凝胶的方法，该方法包括，以水为凝胶诱导剂，利用微量水引发配体交换的CdSe/ZnCdS
‑
S2‑
核/壳量子点凝胶化，水的用量为配体交换的CdSe/ZnCdS
‑
S2‑
核/壳量子点体积的1.5
‑
3.5％(v/v)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括，将水引发配体交换的CdSe/ZnCdS
‑
S2‑
核/壳量子点形成的水凝胶进行超临界干燥制得量子点气凝胶；超临界干燥条件：压力为100bar，温度为45℃。3.一种微量水诱导凝胶化制备量子点气凝胶的方法，包括步骤如下：(1)将配体交换的CdSe/ZnCdS
‑
S2‑
核/壳量子点加入到NMF中，形成混合液，向混合液中加入量子点体积1.5
‑
3.5％(v/v)的水保持2
‑
7天，得到水凝胶，将所得水凝胶用乙醇洗涤20
‑
30次，去除残留物；(2)用CO2置换步骤(1)水凝胶中分散的乙醇溶剂，然后进行超临界干燥，制得气凝胶。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，配体交换的CdSe/ZnCdS
‑
S2‑
核/壳量子点粉末与NMF的质量体积比为0.002
‑
0.006g：1
‑
3mL；水的加入量为配体交换的CdSe/ZnCdS
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S2‑
核/壳量子点体积的2％(v/v)。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，配体交换的CdSe/ZnCdS
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S2‑
核/壳量子点是将有机长碳链配体稳定的CdSe/ZnCdS量子点壳层表面的长链绝缘有机配体全部交换为亲核硫离子得到。6.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，配体交换的CdSe/ZnCdS
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S2‑
核/壳量子点，是按如下方法制备得到：1)配体交换：将有机长碳链配体稳定的CdSe/ZnCdS QDs的己烷溶液与(NH4)2S的NMF溶液混合，剧烈搅拌；量子点完全从上层己烷相转移到下层NMF相，配体交换成功；2)纯化：将得到的NMF相用己烷洗涤5
‑
8次，收集NMF相后，加入两倍体积的丙酮进行离心沉淀量子点，将所得沉淀物重新分散于NMF中，膜过滤，沉淀物在室温下真空干燥过夜，得到配体交换的CdSe/ZnCdS
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S2‑
核/壳量子点。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，有机长...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡彬，高存源，高旭雯，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：