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Abstract

本发明公开了一种纳米量子点级HgSe粒子的制备方法，包括以下步骤:（1）将硒粉加入到三正辛基膦中，室温磁力搅拌溶解；（2）将油酸注入到二价汞盐中,磁力搅拌溶解并对其进行油浴加热；（3）油浴控制温度为20‑110ºC时将硒粉的TOP溶液转移至汞盐溶液中，然后加入一定量蒸馏水，在N2氛围中进行加热反应；(4)溶液变为黑色即得HgSe纳米粒子。本发明利用油酸作为包覆剂、保护剂,使用普通器皿,无需调节pH,反应在常压下进行,反应周期短,操作方便,工艺简单,所得HgSe纳米量子点粒径在5nm以下,形貌可达100%,产率高。

Description

一种HgSe纳米晶的制备方法
技术领域
本发明涉及一种HgSe纳米晶的制备方法，属于无机纳米材料制备领域。
背景技术
由于材料在纳米尺度表现出来的量子尺寸效应,纳米材料具有与体相材料相异的物理、化学特性。量子点纳米粒子是一类重要的纳米材料，其除了具有量子尺寸效应,还呈现出优异的荧光性质。汞硫族化合物量子点具有满足NIR光致发光要求（> 800nm）的窄带隙，在催化剂研发，红外探测，生物探针，发光二极管和电化学电池应用等领域具有广阔前景。
HgSe纳米晶是红外探测器，红外发射器和可调谐激光器的候选材料之一。HgSe的电性能在光电导光电，红外探测器，红外发射器，可调激光器和热电冷却器等光电子技术中有广泛的应用。
HgSe纳米晶具有独特的性质组合，它是一种半金属，具有电子迁移率高，电子浓度大，带隙随温度变化的特点。同时，汞硫族化合物在II-VI族纳米材料中显得独特，它们的生长步骤在室温下可以非常快速进行。纳米量子点的制备及性质研究引起国内外研究者的极大关注。近年来，用于制备HgSe纳米粒子的方法主要包括乳液膜法、水溶液法等，以上方法可以成功合成出 HgSe纳米粒子。但这些方法对实验设备和制备条件要求较高，产量较低，合成周期较长，因而限制其广泛应用，如: 申请号201210166333.2的中国专利“一种水相法制备近红外荧光HgSe量子点的方法”。
发明内容
本发明针对上述不足，提供了一种在简单、温和条件下制备纳米量子点级HgSe粒子的方法。本方法得到的纳米颗粒在5 nm 以下，并且HgSe纳米颗粒可分散到有机溶剂(如四氯乙烯、正辛烷、氯仿等)中，成膜性能优良，能满足光电器件制备过程中的激发层的成厚要求，且便于保藏运输。
发明人经过大量试验和不懈努力，最终获得了一种HgSe纳米晶的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）将硒粉加入到三正辛基膦（TOP）中，室温磁力搅拌溶解，其中硒粉用量为0.05g～0.1g,三正辛基膦的用量为0.5ml～1ml；
（2）将油酸注入到二价汞盐中,磁力搅拌溶解并对其进行油浴加热，加热温度为80℃，其中油酸用量为10ml～15ml，二价汞盐为0.22g～0.44g；
（3）将步骤（1）硒粉的TOP溶液加入步骤（2）汞盐溶液中，在20～110ºC反应直至产物变成深黑色，加入20ml去离子水，在N2氛围中保温反应2h；
（4）将步骤（3）的反应溶液转入离心管中，加入丙酮沉淀，在离心机中高速离心5min，得到黑色粉末状产物分散在有机溶剂中，即制得HgSe纳米晶。
优选地，如上所述的一种HgSe纳米晶的制备方法，所述步骤（2）中二价汞盐包括但不限于醋酸汞、氯化汞。
优选地，如上所述的所述的一种HgSe纳米晶的制备方法，所述步骤（4）中有机溶剂包括但不限于四氯乙烯、正辛烷、氯仿
与现有技术相比，本发明具有有如下优点:
（1）利用油酸同时作为包覆剂和分散剂,使产物粒子稳定分散并控制产物粒径。因为成核不久的纳米微粒表面活性很高，所以具有分散特性和稳定作用的超分散稳定剂的极性基团可通过对纳米微粒的强吸附作用、络合作用甚至更大的键合作用，与表面微粒形成由超分散稳定剂锚固的纳米微粒分散相，以降低纳米微粒表面能，实现其热力学稳定性，并防止粒子进一步长大。
（2）本方法反应条件温和，使用普通器皿,无需调节pH, 反应在N2氛围下进行，反应周期短,操作方便，工艺简单成熟；所得HgSe粒子为纳米量子点级别，粒径在5nm 以下,形貌可达100 %,产率高；且在密闭的条件下,HgSe纳米晶室温放置数月而不会出现沉淀，质量稳定。
（3）作为反应物原料的硒粉和汞盐,廉价易得。
（4）HgSe纳米晶具有优异的光致发光性，可应用于红外探测器、生物探针等领域，具有广阔的应用前景和推广价值。
附图说明
图1为实施例1所得HgSe纳米晶的TEM照片。
图2为实施例2所得HgSe纳米晶的XRD照片。
具体实施方式
为能清楚说明本发明方案的技术特点，下面结合具体实施例，对本发明进行阐述。但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
实施例1
一种HgSe纳米晶的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）称取0.22g醋酸汞于100 ml圆底烧瓶中，加入10 ml油酸加热至80ºC溶解；
（2）称取0.05g硒粉于另一25 ml圆底烧瓶中，并注入0.5 ml三正辛基膦与室温下磁力搅拌溶解；
（3）在80ºC下将步骤（2）硒粉溶液注射入步骤（1）醋酸汞的油酸溶液中，反应1min左右加入20 ml水，在N2氛围中保温反应2h；
（4）反应结束后，将溶液转入离心管中，加入20 ml丙酮沉淀，在离心机中8000r/min离心5min，得到黑色粉末状产物分散在四氯乙烯中，避光储存。
我们对实施例1制备的HgSe纳米晶进行了TEM，结果见图1，由图1可知，由实例1制备出的HgSe纳米晶具有非常好的单分散性，HgSe单个晶粒尺寸为10nm以下。
实施例2
一种HgSe纳米晶的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）称取0.22g醋酸汞于100 ml圆底烧瓶中，加入40 ml油酸加热至80ºC溶解；
（2）称取0.05g硒粉于另一25 ml圆底烧瓶中，并注入0.5 ml三正辛基膦与室温下磁力搅拌溶解；
（3）在20ºC下将步骤（2）硒粉溶液注射入步骤（1）醋酸汞的油酸溶液中，反应1min左右加入20 ml水，在N2氛围中保温反应2h；
（4）反应结束后，将溶液转入离心管中，加入20 ml丙酮沉淀，在离心机中8000r/min离心5min，得到黑色粉末状产物分散在正辛烷中，避光储存。
我们对实施例2所得HgSe纳米晶进行了XRD，结果见图2。由实例2所得HgSe纳米晶XRD与HgSe标准卡片对比，结果与HgSe的标准卡片十分吻合，证明产物是HgSe纳米晶。
实施例3
一种HgSe纳米晶的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）称取0.22g醋酸汞于50 ml圆底烧瓶中，加入5 ml油酸加热至80ºC溶解；
（2）称取0.05g硒粉于另一25 ml圆底烧瓶中，并注入0.5 ml三正辛基膦与室温下磁力搅拌溶解；
（3）在60ºC下将步骤（2）硒粉溶液注射入步骤（1）醋酸汞的油酸溶液中，反应1min左右加入20 ml水，在N2氛围中保温反应2h；
（4）反应结束后，将溶液转入离心管中，加入20 ml丙酮沉淀，在离心机中8000r/min离心5min，得到黑色粉末状产物分散在氯仿中，避光储存。
实施例4
一种HgSe纳米晶的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）称取0.22g醋酸汞于100 ml圆底烧瓶中，加入10 ml油酸加热至80ºC溶解；
（2）称取0.05g硒粉于另一25 ml圆底烧瓶中，并注入0.5 ml三正辛基膦与室温下磁力搅拌溶解；
（3）在110ºC下将步骤（2）硒粉溶液注射入步骤（1）醋酸汞的油酸溶液中，反应1min左右加入20 ml水，在N2氛围中保温反应2h；
（4）反应结束后，将溶液转入离心管中，加入20 ml丙酮沉淀，在离心机中8000r/min离心5min，得到黑色粉末状产物分散在四氯乙烯中，避光储存。
对比实施例1
一种HgSe纳米晶的制备方法，该方法包括如下步骤：
（1）称取0.22g醋酸汞于100 ml圆底烧瓶中，加入10 ml油酸加热至80ºC溶解；
（2）称取0.05g硒粉于另一25 ml圆底烧瓶中，并注入0.5 ml三正辛基膦与室温下磁力搅拌溶解；
（3）在80ºC下将步骤（2）硒粉溶液注射入步骤（1）醋酸汞的油酸溶液中，反应1min左右；
（4）反应结束后，将溶液转入离心管中，加入20 ml丙酮沉淀，在离心机中8000r/min离心5min，得到黑色粉末状产物分散在四氯乙烯中，避光储存。
对比实施例1制备的HgSe纳米晶表面由于没有油酸修饰，在四氯乙烯中很快沉降，无法满足成膜的要求。

Claims (3)

1.一种HgSe纳米晶的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
（1）将硒粉加入到三正辛基膦中，室温磁力搅拌溶解，其中硒粉用量为0.05g～0.1g，三正辛基膦的用量为0.5ml～1ml；
（2）将油酸注入到二价汞盐中,磁力搅拌溶解并对其进行油浴加热，80℃加热1h，其中油酸用量为5ml～40ml，二价汞盐为0.22g～0.44g；
（3）将步骤（1）硒粉的三正辛基膦溶液加入步骤（2）汞盐溶液中，在20～110℃反应直至产物变成深黑色，加入20ml去离子水，在N2氛围中保温反应2h；
（4）将步骤（3）的反应溶液转入离心管中，加入丙酮沉淀，在离心机中高速离心5min，得到黑色粉末状产物分散在有机溶剂中，即制得HgSe纳米晶。
2.如权利要求1所述的一种HgSe纳米晶的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中二价汞盐包括但不限于醋酸汞、氯化汞。
3.如权利要求1所述的一种HgSe纳米晶的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中有机溶剂包括但不限于四氯乙烯、正辛烷、氯仿。
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