CN102050431A - 一种碲化镉量子点的一步水热合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种碲化镉量子点的一步水热合成方法，所述方法包括：以亚碲酸碱金属盐为Te源，以水溶性镉盐为Cd源，Te源和Cd源物质的量之为1∶1～10，以巯基化合物为稳定剂，在二水合柠檬酸三钠和硼氢化钠存在下，以水为溶剂，于140～200℃进行水热反应0.5～2个小时，制得所述碲化镉量子点。本发明一锅煮水热方法不需要真空线设备，所需原料简单易得，重复性很高，成本低，对环境污染较小，方法简便、快速、同时可以进行大规模的制备，为合成水溶性高质量碲化镉量子点提供了一个切实可行的途径。

Description

一种碲化镉量子点的一步水热合成方法

(一)技术领域

本发明涉及一种碲化镉量子点的一步水热合成方法。

(二)背景技术

由于尺寸效应，II-VI族半导体量子点(QDs)显示了的独特光学性质，因此从基础理论研究的角度和从实际应用的角度都引起了人们极大的兴趣。在过去二十年的时间里，人们发展了很多种合成方法来制备量子点。

当前，制备碲化镉量子点主要有两个途径，一种是在高温度下的有机相反应(参见：C.B.莫瑞，等，美国化学会志，115卷，8706(1993).)，另外一种是水相反应制得的硫醇保护的CdTe量子点(参见：张浩，等，先进材料，15卷，1712(2003))。一般来说，水相合成成本低，表面电荷和表面性质高度可调，各种官能团很容易引入，避免了毒性有机溶剂的使用，因此成为量子点合成的重要方法之一。而目前的水相合成碲化镉量子点方法一般需要两个步骤，第一步合成碲源，在这里所用的碲源一般都采用容易被氧化的H₂Te或NaHTe，需要使用真空线技术(Schlenk line)，合成好的碲源需要立即使用；第二步是将碲源和镉源在硫醇作为保护剂的条件下反应生成碲化镉量子点。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种碲化镉量子点的一步水热合成方法。

本发明采用的技术方案是：

一种碲化镉量子点的一步水热合成方法，所述方法包括：以亚碲酸碱金属盐为Te源，以水溶性镉盐为Cd源，Te源和Cd源物质的量之为1∶1～10，以巯基化合物为稳定剂，在二水合柠檬酸三钠和硼氢化钠(水合柠檬酸三钠和硼氢化钠作为还原剂)存在下，以水为溶剂，于140～200℃进行水热反应0.5～2个小时，制得所述碲化镉量子点。可由回流时间控制粒径大小，得到不同粒径的CdTe量子点。一般来说回流时间分别为40，50，60分钟，分别得到直径为2.0，3.0，4.0nm左右的巯基化合物保护的CdTe量子点。

所述亚碲酸碱金属盐为Na₂TeO₃或K₂TeO₃，所述水溶性镉盐为CdCl₂，Cd(ClO₄)₂，CdSO₄或Cd(NO₃)₂。

所述巯基化合物为常规用于碲化镉量子点水相合成的巯基化合物，可为下列之一：L-半胱氨酸，硫代苹果酸(巯基琥珀酸)，半胱氨，巯基乙酸，巯基丙酸，巯基丁酸或硫代甘油。

优选的，所述Te源、Cd源、巯基化合物、二水合柠檬酸三钠和硼氢化钠用量之比为1mol∶2～6mol∶2000～4000g∶1000～3000g∶1000～3000g。

具体的，所述方法如下：搅拌下往水中分别加入水溶性镉盐水溶液，二水合柠檬酸三钠，亚碲酸碱金属盐水溶液，巯基化合物和硼氢化钠，剧烈搅拌待溶液变为浅绿色之后，转移到预热至150～200℃的水热反应釜中，回流反应40～60分钟得到巯基化合物保护的碲化镉量子点；所述Te源、Cd源、巯基化合物、二水合柠檬酸三钠和硼氢化钠用量之比为1mol∶2～6mol∶2000～4000g∶1000～3000g∶1000～3000g。。

本发明以亚碲酸盐为原料，在水热条件下一步合成碲化镉量子点，不需要真空线设备，避免了其他报道中需要合成容易被空气中的氧气氧化的H₂Te或NaHTe等中间步骤。

本发明以亚碲酸盐为原料，经水热反应，由反应时间控制粒径大小，得到了半峰宽为40～60nm、荧光量子产率为50～80％的水溶性好的高质量碲化镉量子点。

本发明的有益效果主要体现在：本发明一锅煮水热方法不需要真空线设备，所需原料简单易得，重复性很高，成本低，对环境污染较小，方法简便、快速、同时可以进行大规模的制备，为合成水溶性高质量碲化镉量子点提供了一个切实可行的途径。

(四)附图说明

图1为采用本发明实施例1制备的不同生长时期的碲化镉量子点的吸收光谱；

图2为实施例1制备的不同生长时期的碲化镉量子点的发射光谱，反应时间分别为40分钟，50分钟，60分钟(λ_ex＝400nm)和1.5小时(λ_ex＝450nm)；

图3是采用此本发明实施例1制备的不同生长时期的碲化镉量子点在紫外灯照射下的照片。

(五)具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1：

将45ml高纯水注入在50ml单颈瓶中，在搅拌的情况下分别加入4ml0.04mol.l^-1CdCl₂溶液，100mg二水合柠檬酸三钠，4ml 0.01mol.l^-1Na₂TeO₃溶液，50mg L-半胱氨酸，50mg硼氢化钠(NaBH₄)，剧烈搅拌至溶液变为浅绿色之后，转移到水热反应釜中，放入预热至140℃的烘箱中并开始计时，由加热时间控制粒径大小，得到不同粒径的L-cysteine保护的CdTe量子点。将反应时间分别为40分钟，50分钟，60分钟和1.5小时的四个样品在紫外可见光谱仪上测试得到图1，在发射光谱仪上测试得到图2；将反应时间分别为50分钟，60分钟和1.5小时的三个样品在紫外灯下拍照，得到图3所示照片。

实施例2：

将45ml高纯水注入在50ml单颈瓶中，在搅拌的情况下分别加入4ml0.05mol.l^-1CdSO₄溶液，100mg二水合柠檬酸三钠，4ml 0.01mol.l^-1Na₂TeO₃溶液，100mg硫代苹果酸，50mg硼氢化钠(NaBH₄)，剧烈搅拌至溶液变为浅绿色之后，转移到水热反应釜中，放入预热至160℃的烘箱中并开始计时，控制加热时间为50分钟，得到直径3.0nm左右的硫代苹果酸保护的CdTe量子点。

实施例3：

将45ml高纯水注入在50ml单颈瓶中，在搅拌的情况下分别加入4ml0.06mol.l^-1Cd(NO₃)₂溶液，100mg二水合柠檬酸三钠，4ml 0.01mol.l^-1K₂TeO₃溶液，100mg巯基乙酸，50mg硼氢化钠(NaBH₄)，剧烈搅拌至溶液变为浅绿色之后，转移到水热反应釜中，放入预热至180℃的烘箱中并开始计时，控制加热时间为60分钟，得到直径4.0nm左右的巯基乙酸保护的CdTe量子点。

实施例4：

将45ml高纯水注入在50ml单颈瓶中，在搅拌的情况下分别加入4ml0.06mol.l^-1Cd(ClO₄)₂溶液，100mg二水合柠檬酸三钠，4ml 0.01mol.l^-1K₂TeO₃溶液，100mg巯基丙酸，50mg硼氢化钠(NaBH₄)，剧烈搅拌至溶液变为浅绿色之后，转移到水热反应釜中，放入预热至180℃的烘箱中并开始计时，控制加热时间为80分钟，得到直径5.0nm左右的巯基丙酸保护的CdTe量子点。

实施例5：

将45ml高纯水注入在50ml单颈瓶中，在搅拌的情况下分别加入4ml0.06mol.l^-1CdCl₂溶液，100mg二水合柠檬酸三钠，4ml 0.01mol.l^-1K₂TeO₃溶液，100mg硫代甘油，50mg硼氢化钠(NaBH₄)，剧烈搅拌至溶液变为浅绿色之后，转移到水热反应釜中，放入预热至200℃的烘箱中并开始计时，控制加热时间为60分钟，得到直径5.0nm左右的硫代甘油保护的CdTe量子点。

Claims (5)

1.一种碲化镉量子点的一步水热合成方法，所述方法包括：以亚碲酸碱金属盐为Te源，以水溶性镉盐为Cd源，Te源和Cd源物质的量之为1∶1～10，以巯基化合物为稳定剂，在二水合柠檬酸三钠和硼氢化钠存在下，以水为溶剂，于100～200℃进行水热反应0.5～2个小时，制得所述碲化镉量子点。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述亚碲酸碱金属盐为Na₂TeO₃或K₂TeO₃，所述水溶性镉盐为CdCl₂，Cd(ClO₄)₂，CdSO₄或Cd(NO₃)2。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述巯基化合物为L-半胱氨酸，硫代苹果酸，半胱氨，巯基乙酸，巯基丙酸，巯基丁酸或硫代甘油。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述Te源、Cd源、巯基化合物、二水合柠檬酸三钠和硼氢化钠用量之比为1mol∶2～6mol∶200～4000g∶100～3000g∶100～3000g。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法如下：搅拌下往水中分别加入水溶性镉盐水溶液，二水合柠檬酸三钠，亚碲酸碱金属盐水溶液，巯基化合物和硼氢化钠，剧烈搅拌待溶液变为浅绿色之后，转移到至水热反应釜中，在140～200℃反应40～120分钟得到巯基化合物保护的碲化镉量子点；所述Te源、Cd源、巯基化合物、二水合柠檬酸三钠和硼氢化钠用量之比为1mol∶2～6mol∶2000～4000g∶1000～3000g∶1000～3000g。

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