CN109896507B - 一种蓝光CdSe纳米片的晶型调控方法 - Google Patents
一种蓝光CdSe纳米片的晶型调控方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种蓝光CdSe纳米片的晶型调控方法。它是在传统蓝光CdSe纳米片合成的基础上降低反应温度、延长反应时间。其中CdSe纳米片是通过将醋酸镉二水合物、硒粉、油酸加入到十八烯(ODE)在惰性气体氛围下脱气制得。本发明的优点是：通过精确地调控反应的温度和反应的时间，可以将合成的纳米片从面心立方闪锌矿结构向六方纤锌矿结构之间互相转换，从而更好地调控纳米片的晶体结构、发射峰和尺寸大小。此外，已有的纤锌矿合成技术中硒源是Se‑ODE，而本发明将硒源由Se‑ODE改成Se粉，Se‑ODE合成时间约为6h，改成Se粉后反应时间只有3min‑1h，同时未反应完的Se粉可以直接沉淀，使得离心提纯更加容易。
Description
技术领域
本发明涉及光电显示照明用纳米材料技术领域，具体涉及一种蓝光CdSe纳米片的晶型调控方法。
背景技术
上世纪胶体量子点(Quantum Dots)的成功合成，为低维量子材料的发展打开了一扇新的大门。由于在三维尺度上的量子限域效应的存在，量子点的能级分布与其尺寸的大小密切相关。因此，目前研究人员大多是通过调控量子点的尺寸来调节这种材料的光电特性，而除此之外，通过进一步生长调控，调节材料的形貌，我们能得到仅在二维尺度或是一维尺度上具有量子限域效应的材料，即：量子棒(Quantum Rods)或纳米片(Nanoplatelets)。其中，纳米片材料由于只在一个维度上受到量子限域效应，相较于量子点，纳米片的光谱展现出更明显的激子吸收峰和更窄的激发光半峰宽(约10nm)，这是目前最窄的发射半峰宽。因此，如果将纳米片应用于显示器件中，我们将得到更加纯净的显示颜色，我们认为这必将带来一场“色彩革命”。
CdSe纳米片是一种半导体纳米晶体，具有优异的光学性能，其发光波长随其厚度的改变可调，在发光显示领域有着广泛的应用。随着近几年的发展，CdSe纳米片已经能够通过溶液合成实现厚度的精准调控，从而精准调控其发射峰位。其中，文献报道的三层CdSe纳米片(3ML NPLs)有面心立方闪锌矿和六方纤锌矿两种不同的晶体结构。已有的合成技术虽然可以得到两种晶体结构的纳米片，但是两种晶型的合成方法差异很大，无法同时合成，也不能相互转换。本专利提出了一种蓝光CdSe纳米片的晶型调控方法，通过精确地调控反应的温度和反应的时间，可以将合成的纳米片从面心立方闪锌矿结构向六方纤锌矿结构之间互相转换，发射峰可以在454-465nm之间调控，半峰宽可以控制在7-12nm之间，这无疑蓝光单色光的光源的首选。此外，已有的六方纤锌矿合成技术中硒源是Se-ODE，而本发明将硒源由Se-ODE改成化学纯Se粉，Se-ODE合成时间约为6h，改成Se粉后可以大大节省反应时间，同时未反应完的Se粉可以直接沉淀，减轻了后期离心提纯的难度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蓝光CdSe纳米片的晶型调控方法，通过改变反应的温度和反应的时间，进而改变蓝光CdSe纳米片的晶体结构。
本发明的合成步骤为：
步骤1，将醋酸镉二水合物和硒源按摩尔比6:1，溶解在极性溶剂十八烯中，其中所述硒源为化学纯Se粉；
步骤2，将表面活性剂油酸(油酸与ODE的体积比是1:600)加入到步骤1所得的溶液中，并混合均匀，在惰性气体保护下升至升至140-230℃，用发射光谱来跟踪中间反应过程，根据需要反应时间在3min-1h确定，冷却即可得到不同比例的不同晶型蓝光CdSe纳米片溶液；
步骤3，将步骤2中制备的CdSe纳米片溶液与乙醇、己烷按1:1:3体积比混合、离心，转速设置为8000r/min,离心后倒掉上清液，重复离心2-4次，得到较纯的CdSe纳米片，然后分散到正己烷中保存。
本发明制备的六方纤锌矿CdSe纳米片，发射峰在454nm左右，发射峰半峰宽为7nm左右，纳米片横面尺寸约为9nm×3nm；制备的面心立方闪锌矿CdSe纳米片，发射峰在464nm左右，发射峰半峰宽为10nm左右，横面尺寸约为50nm×10nm。其中六方纤锌矿结构纳米片尺寸更小、更均一，半峰宽更窄，发光颜色更纯；面心立方闪锌矿结构纳米片溶液稳定性更强、保存时间更久。已有的合成技术虽然可以得到两种晶体结构的纳米片，但是两种晶型的合成方法差异很大，无法同时合成，也不能相互转换。本发明通过精确地调控反应的温度和反应的时间，可以将合成的纳米片从面心立方闪锌矿结构向六方纤锌矿结构之间互相转换，从而更好地调控纳米片的晶体结构、发射峰和尺寸大小。此外，已有的六方纤锌矿合成技术中硒源是Se-ODE，仅合成Se-ODE溶液就需约6h，总的反应时间则更长；而本发明将硒源由Se-ODE改成化学纯Se粉，改成Se粉后可以大大节省反应时间，同时未反应完的Se粉可以直接沉淀，使得离心提纯更加容易，为下一步应用工作减轻了难度。
附图说明
图1为本发明实施例1、2、4、5制得的纳米晶体的荧光发射光谱示意图。
图2为本发明实施例3制得的纳米晶体的荧光发射光谱示意图。
图3为本发明实施例1、2、3、4、5制得的纳米晶体的紫外吸收光谱的示意图。
图4为本发明实施例1制得的纳米晶体的TEM图。
图5为本发明实施例4制得的纳米晶体的TEM图。
具体实施方式
实施例1：
步骤1，将0.9mmol醋酸镉二水合物和0.15mmol硒粉溶解在30ml极性溶剂ODE中，再加入0.15mml油酸，并混合均匀，在惰性气体保护下升温到140℃、150℃和160℃，反应1h，冷却即可得到蓝光六方纤锌矿CdSe纳米片；
步骤2，将纤锌矿CdSe纳米片溶液与乙醇、己烷按1:1:3体积比混合、离心，转速设置为8000r/min,离心后倒掉上清液，重复离心2-4次，得到较纯的CdSe纳米片，然后分散到正己烷中保存。检测结果见图1、图3和图4，表明温度在140-160℃之间合成的都是纤锌矿结构纳米片，并且发射峰都在454nm左右处。
实施例2：
本实施例与实施例1相同，只是将实例1中的反应温度140℃改为170℃、反应时间由1h改成3min。检测结果见图1和图3，可以看出170℃的反应温度下，纳米片的发光谱有两个峰，一个在454nm处，一个在465nm处。表明此时溶液中既含有面心立方闪锌矿结构的纳米片也含有六方纤锌矿结构的纳米片。
实施例3：
本实施例与实施例1相同，只是将实例1中的反应温度140℃改为180℃、反应时间改成1、3、5min。检测结果见图2和图3，可以看出1min时只有454nm主峰，3min时发光谱有两个主峰，5min时发射峰由454nm红移到464nm，表明纳米片的晶体结构由六方纤锌矿转换成了面心立方闪锌矿。
实施例4：
本实施例与实施例1相同，只是将实例1中的反应温度140℃改为190℃和200℃、反应时间改成20min。检测结果见图1和图3，可以看出温度在190和200℃时，合成的纳米片发射峰在464nm处，纳米片的结构是面心立方闪锌矿。
Claims (2)
1.一种蓝光CdSe纳米片的晶型调控方法，其特征在于，合成制备步骤为：
步骤1，将醋酸镉二水合物和硒源按摩尔比6:1，溶解在溶剂十八烯（ODE）中，其中所述硒源为化学纯Se粉；
步骤2，将表面活性剂油酸加入到步骤1所得的溶液中，并混合均匀，油酸与ODE的体积比是1:600，在惰性气体保护下升至140-230℃，用发射光谱来跟踪中间反应过程，根据需要反应时间在3 min-1 h确定，冷却即可得到不同比例的不同晶型蓝光CdSe纳米片溶液；
步骤3，将步骤2中制备的CdSe纳米片溶液与乙醇、己烷按1:1:3体积比混合、离心，转速设置为8000 r/min，离心后倒掉上清液，重复离心2-4次，得到较纯的CdSe纳米片，然后分散到正己烷中保存。
2.根据权利要求1所述一种蓝光CdSe纳米片的晶型调控方法，其特征在于，步骤1中硒粉的目数是200目。
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