CN102191038A - 一种在水相中低温制备CdTe量子点的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属纳米材料制备领域，涉及一种在水相中低温制备CdTe量子点的方法。本发明以二硫代氨基甲酸盐作为稳定剂，以水作为溶剂，将镉盐与配体按照一定比例制备成溶液，注入碲氢化钠或者碲氢化钾水溶液，在低温水浴中反应一定时间即可得到水分散性CdTe量子点。本发明的制备方法具有的优点有：制备CdTe量子点完全在水相中进行，反应温度低，原料易得，制备方便，易于操作，对反应设备要求低，价格便宜，节能环保并可以进行大规模制备，适合工业化。制备的CdTe量子点粒径均一，分散性好，可以作为太阳能电池染料敏化材料或者光催化材料。

Description

一种在水相中低温制备CdTe量子点的方法
技术领域：
本发明属纳米材料制备领域，涉及一种在水相中低温制备CdTe量子点的方法。具体涉及二硫代氨基甲酸盐的合成以及在该配体调控下在低温条件下大规模制备CdTe量子点的方法。
背景技术：
当半导体纳米晶的尺寸达到或者小于其波尔激子半径时，呈现出尺寸依赖的光电性能，称之为量子点。研究显示，由于CdTe等II-VI族量子点光谱吸收宽，范围可调，同时具有较高的载流子传输率，是一类优良的光-电转换材料，可用于发光二极管、太阳能电池、光探测器等领域。Alivisatos等人在2005年报道了使用CdTe等量子点制备空气中稳定、全无机的纳米晶太阳能电池(Science 2005，310，462)。CdTe量子点可以在多种溶剂中分散为胶体溶液，易于采用旋涂或者喷墨打印等方法进行加工，相对于单晶硅、多晶硅以及原位沉积的薄膜太阳能电池，能明显简化加工难度，节约成本。纳米晶兼顾有良好的载流子传输性能，以及优异的的加工性能，显示出商业应用领域的巨大潜力。
传统的制备II-VI族半导体量子点的方法包括有机相和水相两大类。自从在1993年Bawendi等人使用有机相高温热分解的方法制备出了高质量的CdTe后，这一工作得到了不断改进(J.Am.Chem.Soc.，1993，8706)。该方法将金属配位化合物前体在高温下热分解得到所需纳米粒子。但是，反应需要高温装置，惰性气体保护，试剂毒性大并且价格高，产量低，得到的量子点表面为憎水烷基链，在许多领域的应用中需要进行配体交换，还会降低量子点的荧光产率。总之，有机相的方法尽管可以得到质量较高的量子点，但是对整个制备过程要求苛刻，价格较高，难以大规模制备，限制了其在实际生产中的应用。1996年Weller等人在水相中制备了CdTe量子点(Ber.Bunsen-Ges.Phys.Chem.，1996，100，1772)，随后研究人员发展了普通水相加热法(J.Phys.Chem.B 2002，106，7177-7185)、水热法(Adv.Mater.2003，15，1712)、微波辅助法(Chem.Mater.2007，19，359-365)等多种水相制备技术。水相合成CdTe量子点的方法以水溶性镉盐作为镉源，以H2Te或NaHTe为碲源，利用水溶性巯基分子作为配体在100℃或者更高温度下反应。该方法相对于有机相方法大大降低了反应条件，原料相对便宜，有利于工业化。从生产角度来考虑，将反应温度大幅度降低甚至降至室温可以极大的减少对设备的投资，减少能源的消耗，并有利于扩大生产的规模。所以，无论从经济效益考虑还是从绿色环保考虑，在水相中低温制备量子点的技术具有巨大的潜在价值。
发明内容：
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种低温水相CdTe量子点制备的方法。本方法简便易行、成本低廉、节能环保、可规模化生产。
本方法以二硫代氨基甲酸盐作为稳定剂，以水作为溶剂，将镉盐与配体按照一定比例制备成溶液，注入碲氢化钠或者碲氢化钾水溶液，在低温水浴中反应一定时间即可得到水分散性CdTe量子点。
具体而言，本发明提供的低温水相CdTe量子点制备的方法，其特征在于，其包括步骤如下：
(1)合成作为配体的二硫代氨基甲酸盐：将氨基酸和氢氧化钠或者氢氧化钾溶于水中，将二硫化碳溶于适量甲醇或者乙醇，室温下反应，真空干燥，得二硫代氨基甲酸钾盐或者钠盐；
(2)配制作为碲源的NaHTe或者KHTe溶液：将硼氢化钠或者硼氢化钾和碲粉置于水中，反应7～30个小时，得到NaHTe或者KHTe溶液；
(3)配制镉源：在超纯水中加入镉盐或者氧化物、氢氧化物和水溶性的二硫代氨基甲酸水溶液，得镉源，调节pH值为7～12；
(4)制备CdTe量子点：在镉源溶液中注入碲源，在低温下反应；
(5)停止反应：在制得的CdTe量子点溶液中加入巯基乙酸或者巯基丙酸溶液。
本发明步骤1)中，氨基酸和氢氧化钠或者氢氧化钾的摩尔比为1∶1～1∶5的，二硫化碳∶氨基酸的摩尔比为1∶1～1∶5，反应时间为1～12h。
本发明中，述的氨基酸选自色氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、赖氨酸、组氨酸、脯氨酸、肌氨酸、胱氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺酰、羟脯氨酸、焦谷氨酸、2-哌啶甲酸、3-哌啶甲酸或4-哌啶甲酸。
本发明步骤2)中，述的硼氢化钠或者硼氢化钾与碲粉的摩尔比为1.5∶1～5∶1，反应温度在0～50度下。
本发明步骤3)中，制得的镉源其镉浓度为0.005-0.1mol/L。
本发明步骤3)中，镉盐∶二硫代氨基甲酸盐摩尔比＝1∶0.5～5，溶液pH值为7～12。
本发明中，所述的镉源是：氧化镉、氢氧化镉、氯化镉、溴化镉、碘化镉、硫酸镉、硝酸镉、碳酸镉、醋酸镉、高氯酸镉、氯酸镉、溴酸镉或碘酸镉以及它们的水合物。
本发明步骤4)中，反应时间为1～72h。
本发明中，所述Cd2+∶二硫代氨基甲酸盐∶HTe摩尔比-＝1∶0.5～5∶0.1～0.5。
本发明使用氯化镉等镉盐或者其氧化物、氢氧化物等无机物作为原料，在接近室温甚至更低的温度下制备了CdTe量子点。
本发明的制备方法的优点有：制备CdTe量子点完全在水相中进行，反应温度低，原料易得，制备方便，易于操作，对反应设备要求低，价格便宜，节能环保并可以进行大规模制备。制备的CdTe量子点粒径均一，分散性好，可以作为太阳能电池染料敏化材料或者光催化材料。
为了便于理解，以下将通过具体的附图和实施例对本发明的进行详细地描述。需要特别指出的是，具体实例和附图仅是为了说明，显然本领域的普通技术人员可以根据本文说明，在本发明的范围内对本发明做出各种各样的修正和改变，这些修正和改变也纳入本发明的范围内。
附图说明
图1采用本发明制备的CdTe量子点的紫外和荧光谱图。
图2采用本发明制备的CdTe量子点的高分辨率透射电镜照片。
具体实施方式
本实施例以本发明的技术为基础实施，给出了详细的实施方式和操作步骤，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明水溶性CdTe的低温大规模制备主要包括如下部分：(a)配体的制备；(b)镉源的制备；(c)碲源的制备；(d)CdTe的生长。
实施例1
(a)配体的制备
在100ml烧瓶中加入5g脯氨酸，3.47g NaOH，50ml去离子水，搅拌30min，将2.76mlCS2溶于25ml乙醇，缓慢滴加入烧瓶中，50min加完。反应24h后，将溶剂减压除去。
(b)镉源的制备
在2L烧瓶中加入CdCl2 229mg，超纯水1L，脯氨酸二硫代氨基甲酸钠盐440mg，加入NaOH溶液将溶液pH调节为8，可得1.25mmol/L的镉源。
(c)碲源的制备
在具有出气孔的小瓶中加入95.7mg Te粉，73mg NaBH4，3ml超纯水，0℃下反应24h，可得250mmol/L的碲源。。
(d)CdTe的生长
在1L的1.25mmol/L的镉源溶液通高纯氮气30min，注入新鲜制备的碲源1ml，在10℃水浴中反应48h。
实施例2
(a)配体的制备
在100ml烧瓶中加入5g脯氨酸，3.47g NaOH，50ml去离子水，搅拌30min，将3.3ml CS2溶于40ml乙醇，缓慢滴加入烧瓶中，30min加完。反应24h后，将溶剂减压除去。
(b)镉源的制备
在1L烧瓶中加入CdCl2 229mg，超纯水500ml，脯氨酸二硫代氨基甲酸钠盐586mg，加入NaOH溶液将溶液pH调节为9，可得2.5mmol/L的镉源。。
(c)碲源的制备
在具有出气孔的小瓶中加入95.7mg Te粉，73mg NaBH4，3ml超纯水，10℃下反应15h，可得250mmol/L的碲源。
(d)CdTe的生长
在1L的2.5mmol/L的镉源溶液通高纯氮气30min，注入新鲜制备的碲源3ml，在30℃水浴中反应24h。
实施例3
(a)配体的制备
在100ml烧瓶中加入5g脯氨酸，3.47g NaOH，50ml去离子水，搅拌30min，将5.52ml CS2溶于25ml乙醇，缓慢滴加入烧瓶中，20min加完。反应24h后，将溶剂减压除去。
(b)镉源的制备
在1L烧瓶中加入CdCl2 229mg，超纯水1L，脯氨酸二硫代氨基甲酸钠盐440mg，加入NaOH溶液将溶液pH调节为10，可得1.25mmol/L的镉源。
(c)碲源的制备
在具有出气孔的小瓶中加入95.7mg Te粉，110.5mg KBH4，3ml超纯水，0℃下反应20h，可得250mmol/L的碲源。
(d)CdTe的生长
在1L的1.25mmol/L的镉源溶液通高纯氮气30min，注入新鲜制备的碲源1ml，在50℃水浴中反应5h。
实施例4
(a)配体的制备
在100ml烧瓶中加入5g脯氨酸，3.47g NaOH，50ml去离子水，搅拌30min，将3.68ml CS2溶于25ml乙醇，缓慢滴加入烧瓶中，20min加完。反应24h后，将溶剂减压除去。
(b)镉源的制备
在1L烧瓶中加入CdCl2 229mg，超纯水500ml，脯氨酸二硫代氨基甲酸钠盐660mg，加入NaOH溶液将溶液pH调节为10，可得2.5mmol/L的镉源。。
(c)碲源的制备
在具有出气孔的小瓶中加入95.7mg Te粉，110.5mg KBH4，3ml超纯水，0℃下反应20h，可得250mmol/L的碲源。
(d)CdTe的生长
在1L的2.5mmol/L的镉源溶液通高纯氮气30min，注入新鲜制备的碲源2ml，在70℃水浴中反应3h。
按照本发明所述方法，通过调节反应条件，可以得到其它二硫代氨基甲酸配体稳定的CdTe量子点。

Claims (9)

1.一种在水相中低温制备CdTe量子点的方法，其特征在于，其包括步骤：
(1)合成作为配体的二硫代氨基甲酸盐：将氨基酸和氢氧化钠或者氢氧化钾溶于水中，将二硫化碳溶于适量甲醇或者乙醇，室温下反应，真空干燥，得二硫代氨基甲酸钾盐或者钠盐；
(2)配制作为碲源的NaHTe或者KHTe溶液：将硼氢化钠或者硼氢化钾和碲粉置于水中，反应7～30个小时，得到NaHTe或者KHTe溶液；
(3)配制镉源：在超纯水中加入镉盐或者氧化物、氢氧化物和水溶性的二硫代氨基甲酸水溶液，得镉源，调节pH值为7～12；
(4)制备CdTe量子点：在镉源溶液中注入碲源，在低温下反应；
(5)停止反应：在制得的CdTe量子点溶液中加入巯基乙酸或者巯基丙酸溶液。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中，氨基酸和氢氧化钠或者氢氧化钾的摩尔比为1∶1～1∶5的，二硫化碳∶氨基酸的摩尔比为1∶1～1∶5，反应时间为1～12h。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中所述的氨基酸选自色氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、赖氨酸、组氨酸、脯氨酸、肌氨酸、胱氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、天冬酰胺酰、羟脯氨酸、焦谷氨酸、2-哌啶甲酸、3-哌啶甲酸或4-哌啶甲酸。
4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中所述的硼氢化钠或者硼氢化钾与碲粉的摩尔比为1.5∶1～5∶1，反应温度在0～50度下。
5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中，制得的镉源其镉浓度为0.005-0.1mol/L。
6.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中，镉盐∶二硫代氨基甲酸盐摩尔比＝1∶0.5～5，溶液pH值为7～12。
7.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的镉源是：氧化镉、氢氧化镉、氯化镉、溴化镉、碘化镉、硫酸镉、硝酸镉、碳酸镉、醋酸镉、高氯酸镉、氯酸镉、溴酸镉或碘酸镉以及它们的水合物。
8.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中，反应时间为1～72h。
9.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Cd2+∶二硫代氨基甲酸盐∶HTe摩尔比-＝1∶0.5～5∶0.1～0.5。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102977888A (zh) * 2012-12-18 2013-03-20 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 二硫化碳衍生物修饰水溶性CdTe/CdS量子点的制备方法
CN103071806A (zh) * 2012-12-18 2013-05-01 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种水溶性纳米粒子的制备方法
CN103897700A (zh) * 2014-03-28 2014-07-02 东华大学 一种L-半胱氨酸/巯基丙酸修饰的CdTe量子点的制备方法
CN107039186A (zh) * 2017-03-17 2017-08-11 中南大学 Ag2Se量子点‑染料共敏化太阳能电池的制备方法
CN112852405A (zh) * 2021-01-07 2021-05-28 苏州国纳思新材料科技有限公司 一种圆偏振发光的手性量子点薄膜的合成方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004066361A2 (en) * 2003-01-22 2004-08-05 The Board Of Trustees Of The University Of Arkansas Monodisperse core/shell and other complex structured nanocrystals and methods of preparing the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004066361A2 (en) * 2003-01-22 2004-08-05 The Board Of Trustees Of The University Of Arkansas Monodisperse core/shell and other complex structured nanocrystals and methods of preparing the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LIHUI YUWEN等: "A facile low temperature growth of CdTe nanocrystals using noveldithiocarbamate ligands in aqueous solution", 《J. MATER. CHEM.》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102977888A (zh) * 2012-12-18 2013-03-20 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 二硫化碳衍生物修饰水溶性CdTe/CdS量子点的制备方法
CN103071806A (zh) * 2012-12-18 2013-05-01 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种水溶性纳米粒子的制备方法
CN103071806B (zh) * 2012-12-18 2015-05-13 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种水溶性纳米粒子的制备方法
CN103897700A (zh) * 2014-03-28 2014-07-02 东华大学 一种L-半胱氨酸/巯基丙酸修饰的CdTe量子点的制备方法
CN103897700B (zh) * 2014-03-28 2015-11-18 东华大学 一种L-半胱氨酸/巯基丙酸修饰的CdTe量子点的制备方法
CN107039186A (zh) * 2017-03-17 2017-08-11 中南大学 Ag2Se量子点‑染料共敏化太阳能电池的制备方法
CN107039186B (zh) * 2017-03-17 2019-08-09 中南大学 Ag2Se量子点-染料共敏化太阳能电池的制备方法
CN112852405A (zh) * 2021-01-07 2021-05-28 苏州国纳思新材料科技有限公司 一种圆偏振发光的手性量子点薄膜的合成方法

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