CN101445724B - 一种铜离子掺杂的硫化锌纳米材料的表面改性方法 - Google Patents
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Abstract
一种铜离子掺杂的硫化锌纳米材料的表面改性方法，其特征在于首先称取铜离子掺杂的硫化锌纳米粒子样品，加入去离子水中，超声分散，然后在搅拌下滴加醋酸锌溶液和氢氧化钠溶液，滴加完成后，继续搅拌；溶液中的Zn2+与OH-以铜离子掺杂的硫化锌纳米粒子为晶核在其表面上生长，开始实现氢氧化锌对铜离子掺杂的硫化锌纳米粒子表面的改性；然后离心，得到沉淀物，用去离子水和无水乙醇洗涤，除去未反应的物质和副产品；最后真空干燥，氢氧化锌在高温条件下脱水生成氧化锌，即得到氧化锌改性的铜离子掺杂的硫化锌纳米材料。本发明的优点在于ZnS:Cu纳米材料经表面改性减少了表面态，减少了发光的无辐射跃迁渠道，发光强度可以达到修饰前的1.27-4.16倍。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光材料，具体讲涉及一种铜离子掺杂的硫化锌纳米材料的表面改性方法。
背景技术
纳米发光材料在形态和性质上的特点使其在应用上具有优势，如能够显著改善阴极射线管涂屏的均匀性，有助于提高涂屏质量和显示的清晰度；可以和纳米电子器件相匹配等。但是纳米发光材料粒子表面存在的大量表面态大多对发光起猝灭作用，导致纳米材料的发光效率极低，严重阻碍了纳米发光材料的实用化进程，因此实现对纳米发光材料粒子表面态的控制是提高纳米材料发光效率的关键。已有的铜离子掺杂的硫化锌材料作为绿色发光材料，在显示领域有着广泛的应用，但纳米化后，由于表面态的猝灭作用，发光效率很低，如何控制表面态，提高发光强度成为急待解决的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种铜离子掺杂的硫化锌纳米材料的表面改性方法，能降低铜离子掺杂的硫化锌纳米材料粒子的表面态对发光的猝灭作用，以改善铜离子掺杂的硫化锌纳米材料的发光强度。
一种铜离子掺杂的硫化锌纳米材料的表面改性方法，其特征在于首先称取铜离子掺杂的硫化锌纳米粒子样品，加入去离子水中，超声分散1-3h，然后在搅拌下滴加醋酸锌溶液和氢氧化钠溶液，滴加完成后，继续搅拌20-40min；溶液中的Zn2+与OH-以铜离子掺杂的硫化锌纳米粒子为晶核在其表面上生长，开始实现氢氧化锌对铜离子掺杂的硫化锌纳米粒子表面的改性；然后以4000-6000rpm的转速离心，得到沉淀物，并用去离子水和无水乙醇分别洗涤3-5次，以除去未反应的物质和副产品；最后在80-100℃下真空干燥2-5h，氢氧化锌在高温条件下脱水生成氧化锌，即得到氧化锌改性的铜离子掺杂的硫化锌纳米材料。
本发明的优点在于铜离子掺杂的硫化锌纳米材料经表面改性减少了表面态，减少了发光的无辐射跃迁渠道，发光强度可以达到修饰前的1.27-4.16倍。
具体实施方式
操作时，首先称取铜离子掺杂浓度为0.1-2.5mol％、粒径尺寸为1-80nm的铜离子掺杂的硫化锌纳米粒子样品，加入到去离子水中，控制铜离子掺杂的硫化锌纳米粒子在水中的浓度为0.005-0.05mol/L，超声分散1-3h，在搅拌下以5-30秒/滴的速度逐滴平行滴加0.005-0.05mol/L的醋酸锌溶液和0.01-0.1mol/L的氢氧化钠溶液，控制醋酸锌与氢氧化钠的摩尔比在1∶1-4，滴加完成后，继续搅拌20-40min；溶液中的Zn2+与0H-以铜离子掺杂的硫化锌纳米粒子为晶核在其表面上生长，开始实现氢氧化锌对铜离子掺杂的硫化锌纳米粒子表面的改性；醋酸锌溶液和氢氧化钠溶液的加入量控制生成的氢氧化锌和铜离子掺杂的硫化锌纳米粒子的摩尔比在1∶5-100。然后以4000-6000rpm的转速离心，得到沉淀物，并用去离子水和无水乙醇分别洗涤3-5次，以除去未反应的物质和副产品。最后在80-100℃下真空干燥2-5h，即得到氧化锌改性的铜离子掺杂的硫化锌纳米材料。
实施例1
首先称取铜离子掺杂浓度为0.2mol％、粒径尺寸为4.6nm的铜离子掺杂的硫化锌纳米粒子样品，加入到去离子水中，控制铜离子掺杂的硫化锌纳米粒子在水中的浓度为0.01mol/L，超声分散1h，在搅拌下以10秒/滴的速度逐滴平行滴加0.02mol/L的醋酸锌溶液和0.04mol/L的氢氧化钠溶液，控制醋酸锌与氢氧化钠的摩尔比在1∶2，控制醋酸锌溶液和氢氧化钠溶液的加入量使生成的氢氧化锌和铜离子掺杂的硫化锌纳米粒子的摩尔比在1∶50。滴加完成后，继续搅拌30min。然后以5000rpm的转速离心，得到沉淀物，并用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次，以除去未反应的物质和副产品。最后在80℃下真空干燥3h，得到氧化锌改性的铜离子掺杂的硫化锌纳米材料其位于530-550nm的发光增强为表面修饰前的1.45倍。
在同样条件下，只控制醋酸锌溶液和氢氧化钠溶液的加入量使生成的氢氧化锌和铜离子掺杂的硫化锌纳米粒子的摩尔比为2∶50、3∶50、4∶50、5∶50，得到的氧化锌改性的铜离子掺杂的硫化锌纳米材料，其位于530-550nm的发光增强为表面改性前的2.17、2.92、4.16、2.38倍。可见，氢氧化锌和铜离子掺杂的硫化锌纳米粒子的摩尔比并不是越大越好。
实施例2
按照实施例1的条件，仅改变硅酸乙酯的滴加速度为15秒/滴和20秒/滴，得到的氧化锌改性的铜离子掺杂的硫化锌纳米材料，其位于530-550nm的发光增强为表面改性前的1.49和1.51倍。
实施例3
按照实施例1的条件，仅改变醋酸锌与氢氧化钠的摩尔比为1∶1和1∶4，得到的氧化锌改性的铜离子掺杂的硫化锌纳米材料，其位于530-550nm的发光增强为表面改性前的1.39和1.43倍。
Claims (6)
1.一种铜离子掺杂的硫化锌纳米材料的表面改性方法，其特征在于首先称取铜离子掺杂的硫化锌纳米粒子样品，加入去离子水中，超声分散1-3h，然后在搅拌下滴加醋酸锌溶液和氢氧化钠溶液，滴加完成后，继续搅拌20-40min；溶液中的Zn2+与OH-以铜离子掺杂的硫化锌纳米粒子为晶核在其表面上生长，开始实现氢氧化锌对铜离子掺杂的硫化锌纳米粒子表面的改性；然后以4000-6000rpm的转速离心，得到沉淀物，并用去离子水和无水乙醇分别洗涤3-5次，以除去未反应的物质和副产品；最后在80-100℃下真空干燥2-5h，氢氧化锌在高温条件下脱水生成氧化锌，即得到氧化锌改性的铜离子掺杂的硫化锌纳米材料，其中所述的醋酸锌溶液和氢氧化钠溶液的滴加量要控制生成的氢氧化锌和铜离子掺杂的硫化锌纳米粒子的摩尔比为1∶5-100。
2.根据权利要求1所述的铜离子掺杂的硫化锌纳米材料的表面改性方法，其特征在于所述的铜离子掺杂的硫化锌纳米粒子在去离子水中的浓度为0.005-0.05mol/L。
3.根据权利要求1所述的铜离子掺杂的硫化锌纳米材料的表面改性方法，其特征在于所述的醋酸锌溶液和氢氧化钠溶液要平行滴加。
4.根据权利要求1所述的铜离子掺杂的硫化锌纳米材料的表面改性方法，其特征在于所述的滴加醋酸锌溶液和氢氧化钠溶液的速度为5-30秒/滴。
5.根据权利要求1所述的铜离子掺杂的硫化锌纳米材料的表面改性方法，其特征在于所述的醋酸锌溶液的浓度为0.005-0.05mol/L，氢氧化钠溶液的浓度为0.01-0.1mol/L。
6.根据权利要求1所述的铜离子掺杂的硫化锌纳米材料的表面改性方法，其特征在于所述的醋酸锌与氢氧化钠加入量的摩尔比为1∶1-4。
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