CN103058274A - 一种金属掺杂氧化钛量子点的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金属掺杂氧化钛量子点的制备方法，尤其采用高温油相制备金属掺杂氧化钛量子点的方法，属于量子点技术领域。1)将金属钛化合物A和掺杂金属化合物B溶解于溶剂C中形成溶液D；2)将配体E加入于溶液D中形成溶液F；3)将溶液F抽真空并充氮气，然后升温至所需温度并搅拌所需时间后，待溶液冷却至室温；根据需要可以重复抽真空并充氮气过程；4)对步骤3)得到的溶液F进行离心清洗，并分散于溶剂G中得到金属掺杂氧化钛量子点溶液。本发明的方法简单、环境友好且能大规模制备金属掺杂氧化钛量子点。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属掺杂氧化钛量子点的制备方法，尤其采用高温油相制备金属掺杂氧化钛量子点的方法，属于量子点技术领域。
背景技术
量子点材料由于其量子限域效应，电子与空穴被量子限域，当量子点尺寸小于波尔半径时，量子点的能级分布将由连续能级转变成分立能级。量子点的性能可以通过改变颗粒尺寸以及化学成分来调节。正是由于量子点诸多优良的特性，使其在光催化、光电器件、生物化学、分子生物学等领域有着广泛的应用前景。
二氧化钛是一种优良的光催化剂、能靠紫外线消毒及杀菌。在紫外光作用下形成电子-空穴对，与吸附与其表面的O2和H2O作用，生成氢氧自由基，使有机物被氧化分解为水和二氧化碳，有机物初始含有的硫、磷、及氮原子等被分别转化为SO4 2-和PO4 3-和NO3-等无机盐类，从而减轻乃至完全消除原有污染物的危害。二氧化钛除了可以降解有机污染物，还可以在紫外光照下分解水制氢，从而提供绿色且可持续发展的氢能源。然而，由于二氧化钛的禁带宽度较宽(3.2-3.4eV)，只能吸收太阳光中5％左右的紫外光，大大限制了其分解水和降解有机污染物的效率。如何拓宽二氧化钛对可见光的吸收成为目前研究的热点之一。因此，寻找一种简单、低能耗、环境友好、结晶度高、形貌尺寸可控且能有效的拓宽二氧化钛对可见光部分的吸收，从而提高其催化性能二氧化钛量子点制备方法显得极为重要。
发明内容
本发明的目的是为了提出一种金属掺杂氧化钛量子点的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明的一种金属掺杂氧化钛量子点的制备方法，具体步骤为：
1)将金属钛化合物A和掺杂金属化合物B溶解于溶剂C中形成溶液D；
2)将配体E加入于溶液D中形成溶液F；
3)将溶液F抽真空并充氮气，然后升温至所需温度并搅拌所需时间后，待溶液冷却至室温；根据需要可以重复抽真空并充氮气过程；
4)对步骤3)得到的溶液F进行离心清洗，并分散于溶剂G中得到金属掺杂氧化钛量子点溶液。
上述步骤1)中金属钛化合物A为以下物质中的一种：硫酸氧钛、三氯化钛、四氯化钛、钛酸四丁脂、钛酸四丁脂、钛酸四乙脂；
上述步骤1)中掺杂金属化合物B为以下物质中的一种：AgNO3、FeCl2、FeCl3、CdCl2、PbCl2、CuCl2、CuCl、ZnCl2、SnCl2、SnCl4、GaCl3、InCl3、AlCl3、CoCl2、NiCl2、MnCl2、Fe(NO3)2、Fe(NO3)3、Cd(NO3)2、Pb(NO3)2、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Ga(NO3)3、In(NO3)3、Al(NO3)3、Co(NO3)2、Ni(NO3)2、Mn(NO3)2、Fe(SO4)2、Fe(SO4)3、Cd(SO4)2、Pb(SO4)2、Cu(SO4)2、Zn(SO4)2、Al(SO4)3、Co(SO4)2、Ni(SO4)2；
上述步骤1)中的溶剂C为以下物质中的一种：卵磷脂、聚山梨酯、脂肪酸甘油酯、月桂酸、三乙醇胺皂、二辛基琥珀酸磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷硫醇、十二胺、三辛基膦、油胺、十八胺、正辛酸、油酸、辛酸、三乙醇胺、二乙醇胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯甲脂、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚氨酯、三辛基氧化膦；
上述步骤2)中的配体E为以下物质中的一种：卵磷脂、聚山梨酯、脂肪酸甘油酯、月桂酸、三乙醇胺皂、二辛基琥珀酸磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷硫醇、十二胺、三辛基膦、油胺、十八胺、正辛酸、油酸、辛酸、三乙醇胺、二乙醇胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯甲脂、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚氨酯、三辛基氧化膦；
上述步骤4)中的溶剂G为以下溶剂中的一种：正己烷、甲苯、环己烷、正辛烷、二氯甲烷、三氯甲烷、吡啶、二氯甲苯；
上述步骤1)中溶液D中金属钛化合物A的浓度为0.01mM至1M。
上述步骤1)中金属钛化合物A与掺杂金属化合物B的摩尔浓度比为10∶1至200∶1。
上述步骤2)中溶液F中配体E的浓度为0.01mM至1M。
上述步骤3)中的所需温度为180度至320度。
上述步骤3)中的所需时间为30分钟至8小时。
有益效果
本发明的方法简单、环境友好且能大规模制备金属掺杂氧化钛量子点。
附图说明
图1为实施例1得到的氧化钛量子点溶液的透射电镜照片。
具体实施方式
实施例1
将10mmol硫酸氧钛和0.5mmol MnCl2溶于100ml三辛基氧化膦中，形成溶液D。然后将20mmol月桂酸溶解于溶液D中，形成溶液F。将溶液F抽真空并充氮气，如此往复3次，然后升温至200度并搅拌2小时，待溶液冷却至室温；然后再离心清洗，然后分散于甲苯中，得到氧化钛量子点溶液，其电镜照片如图1所示。
实施例2
将8mmol三氯化钛和0.2mmol Fe(NO3)3溶于100ml三辛基氧化膦中，形成溶液D。然后将20mmol油酸溶解于溶液D中，形成溶液F。将溶液F抽真空并充氮气，如此往复3次，然后升温至240度并搅拌4小时，待溶液冷却至室温；然后再离心清洗，然后分散于正己烷中，得到氧化钛量子点溶液。
实施例3
将10mmol钛酸四丁脂和0.1mmol Cu(NO3)2溶于100ml三辛基氧化膦中，形成溶液D。然后将20mmol油酸溶解于溶液D中，形成溶液F。将溶液F抽真空并充氮气，如此往复3次，然后升温至200度并搅拌3小时，待溶液冷却至室温；然后再离心清洗，然后分散于甲苯中，得到氧化钛量子点溶液。
实施例4
将10mmol TiCl4和0.6mmol Ni(SO4)2溶于100ml三辛基氧化膦中，形成溶液D。然后将15mmol月桂酸溶解于溶液D中，形成溶液F。将溶液F抽真空并充氮气，如此往复3次，然后升温至270度并搅拌2小时，待溶液冷却至室温；然后再离心清洗，然后分散于甲苯中，得到氧化钛量子点溶液。
实施例5
将10mmol硫酸氧钛和0.5mmol MnCl2溶于100ml三辛基氧化膦中，形成溶液D。然后将20mmol油胺溶解于溶液D中，形成溶液F。将溶液F抽真空并充氮气，如此往复3次，然后升温至260度并搅拌2小时，待溶液冷却至室温；然后再离心清洗，然后分散于甲苯中，得到氧化钛量子点溶液。
实施例6
将10mmol三氯化钛和0.3mmol Co(SO4)2溶于100ml三辛基膦中，形成溶液D。然后将16mmol十二胺溶解于溶液D中，形成溶液F。将溶液F抽真空并充氮气，如此往复3次，然后升温至220度并搅拌1小时，待溶液冷却至室温；然后再离心清洗，然后分散于甲苯中，得到氧化钛量子点溶液。
实施例7
将10mmol硫酸氧钛和0.4mmol Cu(NO3)2溶于100ml三辛基膦中，形成溶液D。然后将18mmol月桂酸溶解于溶液D中，形成溶液F。将溶液F抽真空并充氮气，如此往复3次，然后升温至200度并搅拌8小时，待溶液冷却至室温；然后再离心清洗，然后分散于二氯甲苯中，得到氧化钛量子点溶液。
实施例8
将10mmol钛酸四丁脂和0.5mmol Fe(NO3)3溶于100ml三辛基氧化膦中，形成溶液D。然后将20mmol月桂酸溶解于溶液D中，形成溶液F。将溶液F抽真空并充氮气，如此往复3次，然后升温至200度并搅拌2小时，待溶液冷却至室温；然后再离心清洗，然后分散于甲苯中，得到氧化钛量子点溶液。
实施例9
将5mmol钛酸四丁脂和0.7mmol MnCl2溶于100ml三辛基膦中，形成溶液D。然后将15mmol月桂酸溶解于溶液D中，形成溶液F。将溶液F抽真空并充氮气，如此往复3次，然后升温至280度并搅拌1.5小时，待溶液冷却至室温；然后再离心清洗，然后分散于甲苯中，得到氧化钛量子点溶液。
实施例10
将8mmol三氯化钛和0.3mmol Ni(SO4)2溶于100ml三辛基氧化膦中，形成溶液D。然后将16mmol月桂酸溶解于溶液D中，形成溶液F。将溶液F抽真空并充氮气，如此往复3次，然后升温至300度并搅拌1小时，待溶液冷却至室温；然后再离心清洗，然后分散于甲苯中，得到氧化钛量子点溶液。
Claims (10)
1.一种金属掺杂氧化钛量子点的制备方法，其特征在于具体步骤为：
1)将金属钛化合物A和掺杂金属化合物B溶解于溶剂C中形成溶液D；
2)将配体E加入于溶液D中形成溶液F；
3)将溶液F抽真空并充氮气，然后升温至所需温度并搅拌所需时间后，待溶液冷却至室温；
4)对步骤3)得到的溶液F进行离心清洗，并分散于溶剂G中得到金属掺杂氧化钛量子点溶液。
2.根据权利要求1所述的一种金属掺杂氧化钛量子点的制备方法，其特征在于：重复抽真空并充氮气过程3次。
3.根据权利要求1所述的一种金属掺杂氧化钛量子点的制备方法，其特征在于：步骤1)中金属钛化合物A为以下物质中的一种：硫酸氧钛、三氯化钛、四氯化钛、钛酸四丁脂、钛酸四丁脂、钛酸四乙脂。
4.根据权利要求1所述的一种金属掺杂氧化钛量子点的制备方法，其特征在于：步骤1)中掺杂金属化合物B为以下物质中的一种：AgNO3、FeCl2、FeCl3、CdCl2、PbCl2、CuCl2、CuCl、ZnCl2、SnCl2、SnCl4、GaCl3、InCl3、AlCl3、CoCl2、NiCl2、MnCl2、Fe(NO3)2、Fe(NO3)3、Cd(NO3)2、Pb(NO3)2、Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Ga(NO3)3、In(NO3)3、Al(NO3)3、Co(NO3)2、Ni(NO3)2、Mn(NO3)2、Fe(SO4)2、Fe(SO4)3、Cd(SO4)2、Pb(SO4)2、Cu(SO4)2、Zn(SO4)2、Al(SO4)3、Co(SO4)2、Ni(SO4)2。
5.根据权利要求1所述的一种金属掺杂氧化钛量子点的制备方法，其特征在于：步骤1)中的溶剂C为以下物质中的一种：卵磷脂、聚山梨酯、脂肪酸甘油酯、月桂酸、三乙醇胺皂、二辛基琥珀酸磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷硫醇、十二胺、三辛基膦、油胺、十八胺、正辛酸、油酸、辛酸、三乙醇胺、二乙醇胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯甲脂、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚氨酯、三辛基氧化膦。
6.根据权利要求1所述的一种金属掺杂氧化钛量子点的制备方法，其特征在于：步骤2)中的配体E为以下物质中的一种：卵磷脂、聚山梨酯、脂肪酸甘油酯、月桂酸、三乙醇胺皂、二辛基琥珀酸磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷硫醇、十二胺、三辛基膦、油胺、十八胺、正辛酸、油酸、辛酸、三乙醇胺、二乙醇胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯甲脂、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚氨酯、三辛基氧化膦。
7.根据权利要求1所述的一种金属掺杂氧化钛量子点的制备方法，其特征在于：步骤4)中的溶剂G为以下溶剂中的一种：正己烷、甲苯、环己烷、正辛烷、二氯甲烷、三氯甲烷、吡啶、二氯甲苯。
8.根据权利要求1所述的一种金属掺杂氧化钛量子点的制备方法，其特征在于：步骤1)中溶液D中金属钛化合物A的浓度为0.01mM至1M。
9.根据权利要求1所述的一种金属掺杂氧化钛量子点的制备方法，其特征在于：步骤1)中金属钛化合物A与掺杂金属化合物B的摩尔浓度比为10∶1至200∶1，步骤2)中溶液F中配体E的浓度为0.01mM至1M。
10.根据权利要求1所述的一种金属掺杂氧化钛量子点的制备方法，其特征在于：步骤3)中的所需温度为180度至320度，步骤3)中的所需时间为30分钟至8小时。
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