六方相硫化锌纳米晶膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种六方相硫化锌纳米晶膜的制备方法，包括以下步骤：A)提供衬底；B)在所述衬底上形成亲水性自组装硅烷分子层；C)将无机锌盐与水溶性有机胺加入水中以制备锌盐水溶液，将碳硫双键化合物加入有机溶剂中以制备碳硫双键化合物有机溶液，其中所述有机溶剂与水不互溶；D)将所述碳硫双键化合物有机溶液与所述锌盐水溶液合并，以在所述碳硫双键化合物有机溶液与锌盐水溶液之间形成异相界面；以及E)将所述衬底置于所述异相界面处并使所述亲水性自组装硅烷分子层朝向水溶液，以通过所述亲水性自组装硅烷分子层在所述衬底上形成六方相硫化锌纳米晶膜。该制备方法能够实现在室温下制备六方相硫化锌纳米晶膜，且能够降低制备成本、减少污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米材料制备
，尤其涉及。
技术介绍
II-VI族半导体纳米材料具有特殊的物理化学性质，在光学、电学和催化等领域都有着巨大的应用前景，而由于量子限域效应，纳米结构材料相对于块体材料，其性能会得到明显的改善，因此II-VI族半导体纳米结构的控制合成及组装引起了广泛的研究兴趣。 在宽禁带II-VI族半导体中，硫化锌拥有最高禁带能，当硫化锌纳米粒子半径小于其激子玻尔半径时，表现出量子限域效应，产生吸收光谱蓝移和高效荧光特性，因而具有广泛的应用，包括电致发光，非线性光学设备，平板显示器，红外窗口，传感器，激光器和生物应用等， 使其可能成为电子工业最为重要的材料之一。硫化锌有两种结构，高温变体α -ZnS和低温变体β -ZnS。α -ZnS又称纤锌矿，属六方晶系，β -ZnS又称闪锌矿，晶体结构为面心立方，闪锌矿硫化锌加热到U69K能转化为钎锌矿结构。纤锌矿α-ZnS因为具有更高的禁带宽度，而比闪锌矿β-ZnS有更好的光学性能。然而，目前的研究多是利用高温热分解和水热/溶剂热的方法制备六方相硫化锌。例如，CN101391802提出了一种半导体荧光材料掺锰硫化锌纳米粉的制备方法，该制备方法是在高温反应条件下才得到了六方相硫化锌。因而，如何在室温下制备六方相硫化锌是一项极具挑战性的工作。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种具有能够在室温下制备六方相硫化锌纳米晶膜的方法。根据本专利技术实施例的，其包括以下步骤A)提供衬底；B)在所述衬底上形成亲水性自组装硅烷分子层；C)将无机锌盐与水溶性有机胺加入水中以制备锌盐水溶液，将碳硫双键化合物加入有机溶剂中以制备碳硫双键化合物有机溶液，其中所述有机溶剂与水不互溶；D)将所述碳硫双键化合物有机溶液与所述锌盐水溶液合并，以在所述碳硫双键化合物有机溶液与锌盐水溶液之间形成异相界面；以及E)将所述衬底置于所述异相界面处并使所述亲水性自组装硅烷分子层朝向水溶液，以通过所述亲水性自组装硅烷分子层在所述衬底上形成六方相硫化锌纳米晶膜。根据本专利技术实施例的，能够实现在室温下制备六方相硫化锌纳米晶膜，从而能够降低制备成本、减少污染。另外，根据本专利技术实施例的，工艺简单、原料便宜易得且产品质量高、重复性好、可控性强，具有很高的实用性。另外，根据本专利技术的实施例，上述还可以具有如下附加的技术特征在本专利技术的一个实施例中，所述有机溶剂为正己烷，所述碳硫双键化合物有机溶液中碳硫双键化合物的浓度为10-200mmo 1 /L。所述碳硫双键化合物可以为二硫化碳。在本专利技术的一个实施例中，所述无机锌盐为硫酸锌。优选地，所述无机锌盐水溶液中锌离子的浓度为1. 0-20mmol/L。在本专利技术的一个实施例中，所述水溶性有机胺为乙二胺。 优选地，所述无机锌盐水溶液中乙二胺的浓度为10-200mmol/L。关于所述衬底的材质没有特别的限定，例如，可以由柔性树脂等形成，优选由PET 形成。在本专利技术的一个实施例中，通过下列步骤在所述衬底上形成亲水性自组装硅烷分子层B-1)在所述衬底表面形成硅基缓冲层，并使所述硅基缓冲层的端基为羟基；以及 B-2)在所述端基为羟基的硅基缓冲层上形成端基为亲水基团的硅烷分子层。在步骤B-1)中，在所述衬底表面形成硅基缓冲层，并使所述硅基缓冲层的端基为羟基的具体方法没有特殊的限制，例如，可以将所述衬底浸入有机硅烷的丙酮溶液中 I-IOOmin以在所述衬底表面形成硅基缓冲层，取出后用丙酮洗涤并在55-120摄氏度下焙烘l-150min以除去残余的溶剂，并对所述硅基缓冲层进行紫外线照射l-200min以使所述硅基缓冲层的端基为羟基。在步骤B-幻中，在所述端基为羟基的硅基缓冲层上形成端基为亲水基团的硅烷分子层的具体方法没有特殊的限制。例如，在本专利技术的一个示例中，在非活性气氛中， 10 %-90 %的湿度条件下，将所述表面形成有端基为羟基的硅基缓冲层的衬底浸渍在有机硅烷的甲苯溶液中1. O-IOOmin以在所述硅基缓冲层上形成硅烷分子层，取出后用无水甲苯洗涤并在阳-120摄氏度下焙烘l-150min以除去残余的溶剂，并对所述硅烷分子层进行紫外线照射l-200min以使所述硅烷分子层的端基为羟基。在本专利技术的另一个示例中，在非活性气氛中，10% -90%的湿度条件下，将所述表面形成有端基为羟基的硅基缓冲层的衬底浸渍在氨基硅烷的乙醇溶液中0. l-120h以在所述硅基缓冲层上形成端基为氨基的硅烷分子层，取出后用乙醇洗涤并在55-120摄氏度下焙烘l-150min以除去残余的溶剂。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中图1是根据本专利技术实施例的的流程示意图；图加是根据本专利技术实施例1的在所述衬底上形成端基为羟基的亲水性自组装硅烷分子层的流程示意图；图2b是根据本专利技术实施例2的在所述衬底上形成端基为氨基的亲水性自组装硅烷分子层的流程示意图；图3是根据本专利技术的一个实施例所制备的组装在衬底上的六方相硫化锌纳米晶膜的高倍扫描电子显微镜照片；图4是根据本专利技术的一个实施例所制备的六方相硫化锌纳米晶膜的多层膜的高倍扫描电子显微镜照片；图5是根据本专利技术的实施例所制备的六方相硫化锌纳米晶膜的XRD分析谱；以及图6是根据本专利技术的实施例所制备的六方相硫化锌纳米晶膜的紫外可见吸收谱。具体实施例方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。首先参考附图描述根据本专利技术实施例的。如图1所示，根据本专利技术实施例的可以归纳为以下几个步骤一)提供衬底。在本专利技术的实施例中所采用的衬底的类型不受特别限制。根据本专利技术实施例的制备方法可实现在各种衬底上制备六方相硫化锌纳米晶膜。在本专利技术的一个示例中，采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)作为衬底，由此能够在衬底上形成自组装分子层，从而便于在衬底上制备六方相硫化锌纳米晶膜。为了提高衬底所形成的亲水性自组装硅烷分子层的均勻性以及其与衬底之间的结合强度，在形成亲水性自组装硅烷分子层之前可以对衬底进行清洁化处理。在一个具体示例中，通过下列方法进行清洁化处理将衬底在水、乙醇、丙酮中依次超声，再于55-120 摄氏度下烘焙l-150min，以使衬底表面清洁。二)在所述衬底上形成亲水性自组装硅烷分子层。1)首先，在所述衬底表面形成硅基缓冲层，并使所述硅基缓冲层的端基为羟基。将衬底浸入有机硅烷的丙酮溶液中，以在所述衬底表面组装有机硅烷，并进行紫外照射，以在所述衬底表面形成端基为羟基的硅基缓冲层。有机硅烷能够在衬底上形成聚硅烷的结构，使衬底表面为Si-O-Si的网状结构，而通过紫外照射使硅烷端基被羟基取代， 利于后续分子层的组装。在本专利技术的一些实施例中，在进行紫外照射之前，对衬底进行清洁干燥处理，例如将清洁后的衬底浸入有机硅烷/丙酮溶液中静置Ι-lOOmin，取出后用丙酮洗涤多次， 55-120摄氏度下烘焙l-150m本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种六方相硫化锌纳米晶膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：Ａ）提供衬底；Ｂ）在所述衬底上形成亲水性自组装硅烷分子层；Ｃ）将无机锌盐与水溶性有机胺加入水中以制备锌盐水溶液，将碳硫双键化合物加入有机溶剂中以制备碳硫双键化合物有机溶液，其中所述有机溶剂与水不互溶；Ｄ）将所述碳硫双键化合物有机溶液与所述锌盐水溶液合并，以在所述碳硫双键化合物有机溶液与锌盐水溶液之间形成异相界面；以及Ｅ）将所述衬底置于所述异相界面处并使所述亲水性自组装硅烷分子层朝向水溶液，以通过所述亲水性自组装硅烷分子层在所述衬底上形成六方相硫化锌纳米晶膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：向军辉，梁小红，邢丽，宋波，陈世伟，赵春林，赛华征，
申请(专利权)人：中国科学院研究生院，
类型：发明
国别省市：11