CN102644089B - 一种硫化镉量子点的制备方法 - Google Patents
一种硫化镉量子点的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102644089B CN102644089B CN201210124739.4A CN201210124739A CN102644089B CN 102644089 B CN102644089 B CN 102644089B CN 201210124739 A CN201210124739 A CN 201210124739A CN 102644089 B CN102644089 B CN 102644089B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- quantum dot
- preparation
- cadmium
- cadmium sulfide
- concentration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
本发明公开了一种硫化镉量子点的制备方法，特点是包括将浓度为0.05～0.15mol/L的硫代乙酰胺溶液和浓度为1～3mol/L的氯化钾溶液混合均匀后，加入巯基丙酸和水搅拌，调节pH值为10～13得到电解液的步骤；将高纯氮气通入电解液中保持20～40min去除空气的步骤；将工作电极镉金属丝和辅助电极铂丝插入电解液搅拌后，将10～1000μA的阶跃氧化电流施加于镉工作电极上，电解时间为60～240min，电解完成即得到硫化镉量子点原液的步骤，优点是简便、绿色环保、成本低、快速、产物水溶性好，制得的硫化镉量子点尺寸均匀、荧光和电化学发光性能良好。
Description
技术领域
本发明涉及纳米无机化合物半导体材料制备技术领域，尤其是涉及一种硫化镉量子点的制备方法。
背景技术
量子点（Quantum Dots，QDs）是一种新兴的发光材料，其粒径范围一般在2～20 nm之间，一般是由II ~ VI族或III ~ V族元素组成的纳米颗粒。近年来，由于具有特殊的物理和化学性质，量子点的研究和应用备受关注与重视。硫化镉（CdS）量子点具有较好的化学稳定性、表面可修饰性及独特的光电性质，已被应用到化学、医学、材料、生物、电子等学科领域，并显示出越来越广泛的应用空间。因此，在保持其良好的光电性质的同时，寻求简单、“绿色”、快速、安全的硫化镉量子点合成方法一直是研究的热点。
目前，硫化镉量子点的制备主要有两种合成方法：一种是水相合成，该方法所用试剂相对低廉、制备条件相对简单、生物相容性好，但合成的量子点晶形较差、表面缺陷明显、发光效率相对较低、尺寸分布较宽；另一种是采用胶体化学的方法在有机体系中合成，此方法晶形较好、表面缺陷少、尺寸分布较窄、发光效率较高，但原料昂贵、毒性较大、操作步骤繁琐、过程较难控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种简便、绿色环保、成本低、快速、产物水溶性好、粒径均匀、荧光和电化学发光性能良好的硫化镉量子点的制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种硫化镉量子点的制备方法，以镉金属丝和硫代乙酰胺（TAA）为原料，在水溶液中利用可控电流的电化学方法电解，合成硫化镉量子点，具体步骤如下：
（1）将浓度为0.05～0.15 mol/L的硫代乙酰胺（TAA）溶液和浓度为1～3 mol/L的氯化钾溶液混合均匀后，再加入巯基丙酸和蒸馏水，在搅拌的条件下，用1 mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为10～13，即得电解液；
（2）将高纯氮气通入电解液中保持20～40min，去除空气，并且在整个电解过程中保持N2氛围；
（3）采用两电极系统，工作电极为镉金属丝，辅助电极为铂丝，将两支电极插入电解液，以600～1200 rpm的转速搅拌，采用单电流阶跃计时电位法，将10～1000μA的阶跃氧化电流施加于镉工作电极上，电解时间为60～240 min，电解完成即可得到硫化镉量子点原液。
步骤（1）中所述的硫代乙酰胺溶液与所述的氯化钾溶液混合体积比为（1～3）:（3～6）。
步骤（1）中所述的硫代乙酰胺溶液、所述的巯基丙酸与所述的蒸馏水的体积比为（1～3）:（0.1～0.3）:（20～30）。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明一种硫化镉量子点的制备方法，针对目前有机相和水相化学合成方法的缺陷，提供一种电化学合成新方法。本发明通过电解镉金属丝获得镉源，在以硫代乙酰胺（TAA）为硫源的电解液中采用可控电流的电化学方法合成硫化镉量子点；利用可控电流的电化学方法电解即得，合成步骤简便；所用原料为镉金属丝和硫代乙酰胺（TAA），成本低，绿色环保，安全性好；60～240 min可得产品，合成速度快；直接在水溶液中合成，产物水溶性好；通过控制稳定剂的用量来控制量子点的粒径，避免量子点团聚；通过控制电流以控制镉离子的释放速度，进而控制硫化镉量子点的成核和生长速度，故所得硫化镉量子点尺寸均匀，荧光和电化学发光性能良好，可作为标记物应用于免疫分析及临床检验学等领域。
附图说明
图1为合成的硫化镉量子点的高分辨透射电镜图（HRTEM）和选区电子衍射图（SAED）；
图2为合成的硫化镉量子点的紫外可见吸收光谱图（UV），其中横坐标为波长，纵坐标为吸光度；
图3为合成的硫化镉量子点的荧光谱图（PL），其中横坐标为波长，纵坐标为荧光强度；
图4为合成的硫化镉量子点的电化学发光图（ECL），其中横坐标为电位，纵坐标为电化学发光强度。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本发明一种硫化镉量子点的制备方法，以镉金属丝和硫代乙酰胺（TAA）为原料，在水溶液中利用可控电流的电化学方法电解，合成硫化镉量子点，具体包括如下步骤：
1、将浓度为0.05～0.15 mol/L的硫代乙酰胺（TAA）溶液和浓度为1～3 mol/L的氯化钾溶液混合均匀后，加入巯基丙酸和蒸馏水，在搅拌的条件下，用1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为10～13，即得电解液，其中硫代乙酰胺溶液与氯化钾溶液混合体积比为（1～3）:（3～6）；硫代乙酰胺溶液、巯基丙酸与蒸馏水的体积比为（1～3）:（0.1～0.3）：（20～30）；
2、将高纯氮气通入电解液中保持20～40 min，去除空气，并且在整个电解过程中保持N2氛围；
3、采用两电极系统，工作电极为镉金属丝，辅助电极为铂丝，将两支电极插入电解液，以600～1200 rpm的转速搅拌，采用单电流阶跃计时电位法，将10～1000 μA的阶跃氧化电流施加于镉工作电极上，电解时间为60～240 min，电解完成即可得到硫化镉量子点原液。将硫化镉量子点进行进行检测，结果如下：
图1为合成的硫化镉量子点的高分辨透射电镜图（HRTEM）和选区电子衍射图（SAED）；由HRTEM图可以看出，所制备的硫化镉量子点为颗粒状，单分散性比较好，无团聚现象，平均粒度约为4 ~ 6 nm。由SAED图可以看出，衍射环较宽，表明颗粒尺寸在纳米范围并具有良好的结晶性。
图2为合成的硫化镉量子点的紫外可见吸收光谱图（UV），其中横坐标为波长，纵坐标为吸光度；可以看出，所制备的量子点的吸收带边缘约在385 nm处，算得禁带宽度约3.22 eV，相对于块状材料（禁带宽度2.42 eV）而言，发生了蓝移现象，体现了纳米材料的量子尺寸效应。
图3为合成的硫化镉量子点的荧光谱图（PL），其中横坐标为波长，纵坐标为荧光强度；以硫酸喹啉为参照物，计算得硫化镉的量子产率为19%，又由于其具有良好的水溶性，故可以利用这种荧光特性制造生物荧光探针。
图4为合成的硫化镉量子点的电化学发光图（ECL），其中横坐标为电位，纵坐标为ECL强度。可以利用这种电化学发光特性制造生物电化学发光探针。
实施例2
本发明一种硫化镉量子点的制备方法，以镉金属丝和硫代乙酰胺（TAA）为原料，在水溶液中利用可控电流的电化学方法电解，合成硫化镉量子点，具体包括如下步骤：
1、称取0.188 g硫代乙酰胺（TAA），在烧杯中用50 mL 水溶解，制得50 mL浓度为0.05 mol/L的TAA溶液；
2、称取3.73 g氯化钾（KCl），在烧杯中用50 mL水溶解，制得50 mL浓度为1 mol/L的KCl溶液；
3、分别取上述配制好的TAA溶液1 mL和KCl溶液3 mL加入到小烧杯内，搅拌使其混合均匀；然后加入100 uL巯基丙酸和20 mL水，在搅拌的条件下，用1 mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为10，即得电解液；
4、电解开始前电解液预先通入高纯N2 20 min，去除空气，并且在整个电解过程中保持N2氛围；
5、采用两电极系统，工作电极为镉金属丝，辅助电极为铂丝，将上述两支电极插入电解液，以600 rpm的转速搅拌，采用单电流阶跃计时电位法，将10 μA的阶跃氧化电流施加于镉工作电极上，电解时间为240 min，电解完成即得到硫化镉量子点原液。
实施例3
本发明一种硫化镉量子点的制备方法，以镉金属丝和硫代乙酰胺（TAA）为原料，在水溶液中利用可控电流的电化学方法电解，合成硫化镉量子点，具体包括如下步骤：
1、称取0.563 g硫代乙酰胺（TAA），在烧杯中用50 mL 水溶解，制得50 mL浓度为0.15 mol/L的TAA溶液；
2、 称取11.18 g氯化钾（KCl），在烧杯中用50 mL 水溶解，制得50 mL 浓度为3 mol/L的KCl溶液；
3、分别取上述配制好的TAA溶液3 mL和KCl溶液6 mL加入到小烧杯内，搅拌使其混合均匀；然后加入300uL巯基丙酸和30 mL水，在搅拌的条件下，用1 mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为13，即得电解液；
4、电解开始前电解液预先通入高纯N2 40 min，去除空气，并且在整个电解过程中保持N2氛围；
5、采用两电极系统，工作电极为镉金属丝，辅助电极为铂丝，将上述两支电极插入电解液，以1200 rpm的转速搅拌，采用单电流阶跃计时电位法，将1000 μA的阶跃氧化电流施加于镉工作电极上，电解时间为60 min，电解完成即得到硫化镉量子点原液。
实施例4
本发明一种硫化镉量子点的制备方法，以镉金属丝和硫代乙酰胺（TAA）为原料，在水溶液中利用可控电流的电化学方法电解，合成硫化镉量子点，具体包括如下步骤：
1、称取0.376 g硫代乙酰胺（TAA），在烧杯中用50 mL水溶解，制得50 mL浓度为0.10 mol/L的TAA溶液；
2、称取7.45 g氯化钾（KCl），在烧杯中用50 mL水溶解，制得50 mL浓度为2 mol/L的KCl溶液；
3、分别取上述配制好的TAA溶液2 mL和KCl溶液4.5 mL加入到小烧杯内，搅拌使其混合均匀；然后加入200 uL巯基丙酸和25 mL水，在搅拌的条件下，用1 mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为11，即得电解液；
4、电解开始前电解液预先通入高纯N2 30 min，去除空气，并且在整个电解过程中保持N2氛围；
5、采用两电极系统，工作电极为镉金属丝，辅助电极为铂丝，将上述两支电极插入电解液，以900 rpm的转速搅拌，采用单电流阶跃计时电位法，将100 μA的阶跃氧化电流施加于镉工作电极上，电解时间为150 min，电解完成即得到硫化镉量子点原液。
上述实施例给出了详细的实施方案和具体的操作过程，但本发明的保护范围不仅限于上述实施例，本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (3)
1.一种硫化镉量子点的制备方法，其特征在于以镉金属丝和硫代乙酰胺为原料，在水溶液中利用可控电流的电化学方法电解，合成硫化镉量子点，具体步骤如下：
(1)将浓度为0.05～0.15mol/L的硫代乙酰胺溶液和浓度为1～3mol/L的氯化钾溶液混合均匀后，再加入巯基丙酸和蒸馏水，在搅拌的条件下，用1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH值为10～13，即得电解液；
(2)将高纯氮气通入电解液中保持20～40min，去除空气，并且在整个电解过程中保持N2氛围；
(3)采用两电极系统，工作电极为镉金属丝，辅助电极为铂丝，将两支电极插入电解液，以600～1200rpm的转速搅拌，采用单电流阶跃计时电位法，将10～1000μA的阶跃氧化电流施加于镉工作电极上，电解时间为60～240min，电解完成即可得到硫化镉量子点原液。
2.根据权利要求1所述的一种硫化镉量子点的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的硫代乙酰胺溶液与所述的氯化钾溶液体积比为(1～3):(3～6)。
3.根据权利要求1所述的一种硫化镉量子点的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的硫代乙酰胺溶液、所述的巯基丙酸与所述的蒸馏水的体积比为(1～3):(0.1～0.3):(20～30)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210124739.4A CN102644089B (zh) | 2012-04-25 | 2012-04-25 | 一种硫化镉量子点的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210124739.4A CN102644089B (zh) | 2012-04-25 | 2012-04-25 | 一种硫化镉量子点的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102644089A CN102644089A (zh) | 2012-08-22 |
| CN102644089B true CN102644089B (zh) | 2014-12-10 |
Family
ID=46657161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210124739.4A Expired - Fee Related CN102644089B (zh) | 2012-04-25 | 2012-04-25 | 一种硫化镉量子点的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102644089B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108468071B (zh) * | 2017-02-23 | 2020-02-04 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 电化学离子冲击制备无机非金属材料量子点的方法及其应用 |
| CN108690058B (zh) * | 2018-06-20 | 2020-10-27 | 咸阳师范学院 | 一种铅离子荧光传感材料、制备方法及使用方法 |
| CN113755164A (zh) * | 2021-10-14 | 2021-12-07 | 汕头职业技术学院 | 一种绿色环保的硫化镉量子点制备制作工艺 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101665967A (zh) * | 2009-09-22 | 2010-03-10 | 桂林理工大学 | 利用二甲基甲酰胺制备硫化镉纳米薄膜的方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060196777A1 (en) * | 2005-03-04 | 2006-09-07 | World Hydrogen, Inc. | Apparatus and method for producing hydrogen from hydrogen sulfide |
-
2012
- 2012-04-25 CN CN201210124739.4A patent/CN102644089B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101665967A (zh) * | 2009-09-22 | 2010-03-10 | 桂林理工大学 | 利用二甲基甲酰胺制备硫化镉纳米薄膜的方法 |
Non-Patent Citations (8)
| Title |
|---|
| Anodic Electrosynthesis of Cadmium Selenide Thin FilmsCharacterization and Comparison with the Passive/Transpassive Behavior of the CdX;Dong Ham, Kamal K. Mishra, and Krishnan Rajeshwar;《Electrochemical Society》;19910131;第138卷(第1期);第100-107页 * |
| CdSe/ZnS量子点的合成与表征;杨保升 等;《成都电子机械高等专科学校学报》;20120420;第13卷(第4期);第9-12页 * |
| Dong Ham, Kamal K. Mishra, and Krishnan Rajeshwar.Anodic Electrosynthesis of Cadmium Selenide Thin FilmsCharacterization and Comparison with the Passive/Transpassive Behavior of the CdX.《Electrochemical Society》.1991,第138卷(第1期),100-107. * |
| Zulkarnain Zainal , Mohd Zobir Hussein, Arniza Ghazali.Cathodic electrodeposition of SnS thin films from aqueous solution.《Solar Energy Materials and Solar Cells》.1996,第40卷(第4期),第347-357页. * |
| Zulkarnain Zainal, Mohd Zobir Hussein, Arniza Ghazali.Cathodic electrodeposition of SnS thin films from aqueous solution.《Solar Energy Materials and Solar Cells》.1996,第40卷(第4期),第347-357页. * |
| 杨保升 等.CdSe/ZnS量子点的合成与表征.《成都电子机械高等专科学校学报》.2012,第13卷(第4期),第9-12页. * |
| 栾野梅.硫化镉纳米膜的电化学制备方法.《半导体光电》.2007,第28卷(第2期),第213-217页. * |
| 硫化镉纳米膜的电化学制备方法;栾野梅;《半导体光电》;20070415;第28卷(第2期);第213-217页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102644089A (zh) | 2012-08-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kaur et al. | A review on zinc sulphide nanoparticles: from synthesis, properties to applications | |
| Shi et al. | Controllable synthesis of novel Cu 2 O micro/nano-crystals and their photoluminescence, photocatalytic and field emission properties | |
| Sun et al. | pH-guided self-assembly of silver nanoclusters with aggregation-induced emission for rewritable fluorescent platform and white light emitting diode application | |
| Song et al. | Synthesis and characterization of mercaptoacetic acid-modified ZnO nanoparticles | |
| CN102877084B (zh) | 一种硫化锌量子点的制备方法 | |
| Wang et al. | Simple and greener synthesis of highly photoluminescence Mn2+-doped ZnS quantum dots and its surface passivation mechanism | |
| CN101077976A (zh) | 一种CdTe/CdS/ZnS 核－壳－壳结构量子点的制备方法 | |
| Ribeiro et al. | Electrochemical synthetic route for preparation of CdTe quantum-dots stabilized by positively or negatively charged ligands | |
| CN109110819B (zh) | 一种手性氧化锰纳米粒子的合成方法 | |
| CN104726085A (zh) | 一种核壳结构量子点复合纳米晶荧光探针及制备方法 | |
| CN108190877B (zh) | 一种氧化石墨烯、制备方法和用途 | |
| Zhao et al. | Synthesis and luminescence properties of ZnO: Tb3+ nanotube arrays via electrodeposited method | |
| CN102644089B (zh) | 一种硫化镉量子点的制备方法 | |
| Xia et al. | Synthesis and characterizations of polycrystalline walnut-like CdS nanoparticle by solvothermal method with PVP as stabilizer | |
| Buchold et al. | Microemulsion Approach to Non‐Agglomerated and Crystalline Nanomaterials | |
| CN101905328B (zh) | 一种水溶性Au10纳米团簇分子的制备方法 | |
| CN1306004C (zh) | 水溶性CdSe/CdS 核/壳型量子点的制备方法 | |
| CN110669506A (zh) | 半胱胺和n-乙酰l-半胱氨酸共同保护的水溶性金纳米团簇荧光材料的制备方法 | |
| Liu et al. | Synthesis of chiral silver nanoclusters capped with small molecules | |
| Xu et al. | Seed-mediated growth approach for rapid synthesis of high-performance red-emitting CdTe quantum dots in aqueous phase and their application in detection of highly reactive oxygen species | |
| CN100494309C (zh) | 核/壳型碲化镉/硫化镉水溶性量子点的合成方法 | |
| Ge et al. | Fast synthesis of fluorescent SiO 2@ CdTe nanoparticles with reusability in detection of H 2 O 2 | |
| Du et al. | Structure and luminescence of YPO4: Dy3+ microflowers | |
| CN103771391A (zh) | 一种具有荧光性质的水溶碳纳米粒子的制备方法 | |
| Qi et al. | Controllable synthesis and luminescence properties of TiO2: Eu3+ nanorods, nanoparticles and submicrospheres by hydrothermal method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20141210 Termination date: 20170425 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |