本发明专利技术提供了一种发光性能可调控的CdSe量子点的绿色制备方法。通过在Se前驱体的制备过程中加入NaOH保证了Se原料的完全反应，从而使CdSe量子点成核速度和浓度增加，使产物的量子产率得到了提高。同时，采用乙醇和丙三醇作为反应溶剂，油酸作为配体，避免使用三辛基膦等有毒溶剂，在50～250℃下制备了发光波长在500～590nm、量子产率达20％～76％的CdSe量子点。该方法绿色环保，操作简单，并可实现对整个反应的原位观察和精确控制。所制得的CdSe量子点具有较高的纯度和分散性，发光性能优异，有望应用在太阳能电池、LED以及生物医学中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体发光材料领域，尤其涉及一种CdSe量子点及其制备方法。
技术介绍
CdSe量子点属于I1-VI族半导体化合物，由于它在发光方面表现出许多独特的性质，如激发光谱宽且连续分布，发射光谱窄而对称并可通过改变粒径大小来调控，而且其光化学稳定性高、荧光寿命长和荧光量子产率高从而使其在生物标识(医学诊断)、太阳能电池、光电子器件、显示设备和非线性光学等方面获得了广泛的应用。文献(J.Am.Chem.Soc.，1993,115(19):8706 8715)报道了利用高沸点含磷有机溶剂在260 300°C下制备的CdSe量子点及其方法。虽然所制备的CdSe量子点量子产率高达80%，但该含磷有机溶剂有毒并且反应温度过高使得反应物易爆，难以对整个反应过程进行控制。在较低温度下绿色制备发光性能可调控的CdSe量子点成为了亟待解决的问题。文献(Inorg.Chem，2008，47，5022-5028)报道了采用无毒水相法在40 150°C下以高压釜为反应设备合成的CdSe量子点及其方法，但产物的量子产率仅为9 14%，且反应时间长达数十小时，整个过程处于密闭容器中无法监控。中国专利技术专利公开号CN101215471A，公开了一种水溶性CdSe量子点的制备方法，但由于硒前驱体硒化氢(H2Se)或硒氢化钠(NaHSe)不稳定，从而影响最终CMSe量子点的合成。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术采用一种绿色制备发光性能可控的CdSe量子点的方法，且产物的量子产率达20% 76%，其特征为:在Se前驱体(Na2SeSO3溶液)的制备过程中加入在水溶液中可生成OH-离子的化合物；利用醇类有机物、长链脂肪酸和Cd化合物制备Cd前驱体，实现了采用无毒溶剂制备发光性能可控的CdSe量子点。其制备主要包含如下三个步骤:(I) Se前驱体的制备以氮气作为保护气氛，加入可在水中生成0H_离子的化合物，并使反应物的摩尔比例为 Se: Na2SO3: OF = (0.1 I): (0.5 1.2): (0.1 1.5)，在 70 99°C下回流反应I 10小时，将制备好的Se前驱体冷却至室温。(2) Cd前驱体的制备以氮气作为保护气氛，加入醇类有机溶剂作为反应溶剂，长链脂肪酸作为分散齐U，醇类有机溶剂和长链脂肪酸的体积比为3 20:1 ;随后加入Cd化合物和NaOH，且Cd: NaOH(摩尔比)=1: 2 ;在50 250°C下反应I 10小时，获得Cd前驱体溶液。(3) CdSe量子点的合成将(I)和⑵中制备好的Se前驱体溶液与Cd前驱体溶液按体积比0.1 10: I混合，通氮气保护，使之反应5 120min，获得含有CdSe量子点的混合溶液；再将该混合溶液用乙醇离心分离3 5次，得到CdSe量子点沉淀，并将该CdSe量子点分散在正己烷中。由于亚硒酸盐溶液是不稳定的，在制备好的Na2SeSO3溶液(Se前驱体溶液)中加入适量的碱金属氢氧化物或氨水，可使Se粉反应完全。根据反应速率方程V = K[Se2I，Se2—离子浓度的增加使CdSe量子点成核速度和浓度增加，从而获得高量子产率的CdSe量子点。醇类有机物(甲醇，乙醇和丙三醇)作为一种绿色溶剂能保证整个反应在50 250°C完成；长链脂肪酸(硬脂酸和油酸)作为分散剂可提高CdSe量子点的分散性；通过调整醇类有机物和长链脂肪酸的配比，可达到合成CdSe量子点反应溶液的最佳PH值，从而保证CdSe量子点的生成；由于纳米材料具有大的比表面积，为防止制备中发生氧化，所以用N2气进行保护。当Se、Cd前驱体制备过程中各反应物比例超出相应范围时，Se粉和醋酸镉无法反应完全；而当CdSe量子点的合成温度和时间超出相应范围时，产物的发光强度急剧下降。本专利技术针对现有技术中CdSe量子点制备方法的严重缺陷，在Se前驱体的制备过程中通过加入可在水中生成OH-离子的化合物保证了 Se粉的完全反应，从而使CdSe量子点的成核速度和浓度增加，从而获得了高量子产率的CdSe量子点；醇类有机物和长链脂肪酸作为反应溶剂和分散剂使得反应过程无毒环保，并保证了 CdSe量子点具有较好的分散性。在相对温和、安全的条件下制备了不同粒径的尺寸分布均匀的CdSe量子点。采用本专利技术制备CdSe量子点，分散性好、纯度高、反应溶剂无毒、价格低廉、操作简便且发光效率高。该CdSe量子点的发光波长范围在500 591nm，并可通过反应时间和温度的调整对其进行有效调控，其荧光量子产率达76%。使用该法制备的CdSe量子点有望应用在LED，生物探针，非线性光学器件和太阳能电池中。附图说明图1:实 施例1的CdSe量子点的XRD图谱。图2:实施例1的CdSe量子点的吸收光谱。图3:实施例1的CdSe量子点的荧光发射图谱。图4:实施例1的CdSe量子点的HRTEM图谱。图5:实施例2的CdSe量子点的XRD图谱。图6:实施例2的CdSe量子点的吸收光谱。图7:实施例2的CdSe量子点的荧光发射图谱。图8:实施例2的CdSe量子点的HRTEM图谱。图9:实施例3的CdSe量子点的XRD图谱。图10:实施例3的CdSe量子点的吸收光谱。图11:实施例3的CdSe量子点的荧光发射图谱。图12:实施例3的CdSe量子点的HRTEM图谱。具体实施例方式实施例1(I) Se前驱体的制备:将硒粉0.005mol、亚硫酸钠0.0lmol和去离子水50mL混合，生成的Na2SeS03的浓度为0.0Olmol/mL，再向其中加入氢氧化钠0.0lmol0用N2(流量为0.lL/min)保护反应的进行，磁力搅拌并加热到沸腾。回流4小时后冷却至室温，通氮气保护30min。(2) Cd前驱体的制备:在120°C下选用丙三醇和油酸体积比为5: I为混合溶剂，加入乙酸镉0.0Olmol和沉淀剂氢氧化钠0.02mol至上述混合溶剂中,在有N2 (流量0.lL/min)保护条件下搅拌，直至溶液澄清透明。(3) CdSe量子点的合成:将IOml Se前驱体溶液加入到48ml Cd前驱体溶液中，通N2 (流量0.lL/min)保护并搅拌，反应5min。将样品用乙醇离心3次，并分散在正己烷中。实施例2(I) Se前驱体的制备:将硒粉0.005mol、亚硫酸钠0.0lmol和去离子水50mL混合，生成的Na2SeS03的浓度为0.0Olmol/mL，再向其中加入氢氧化钠0.0lmol。用N2 (流量为0.lL/min)保护反应的进行，磁力搅拌并加热到沸腾。回流4小时后冷却至室温，通氮气保护30min。 (2) Cd前驱体的制备:在120°C下选用丙三醇和油酸体积比为5: I为混合溶剂，加入乙酸镉0.0Olmol和沉淀剂氢氧化钠0.02mol至上述混合溶剂中,在有N2 (流量0.lL/min)保护条件下搅拌，直至溶液澄清透明。(3) CdSe量子点的合成: 将IOml Se前驱体溶液加入到48ml Cd前驱体溶液中，通N2 (流量0.lL/min)保护并搅拌，反应35min。将样品用乙醇离心3次，并分散在正己烷中。实施例3(I) Se前驱体的制备:将硒粉0.005mol、亚硫酸钠0.0lmol和去离子水50mL混合，生成的Na2SeSO3的浓度为0.0Olmol/m本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种发光性能可控的CdSe量子点的制备方法，其特征在于：利用硒粉、亚硫酸钠和在水溶液中可生成OH?离子的化合物制备出水相的Se前驱体，利用醇类有机溶剂、长链脂肪酸和Cd化合物制备Cd前驱体，将Se前驱体和Cd前驱体在50～250℃下混合，制备发光性能可调控的CdSe量子点。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：高兵，沈超，杨云霞，陈国荣，袁双龙，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。