RU2607405C2

RU2607405C2 - Method for synthesis of semiconductor nanoparticles

Info

Publication number: RU2607405C2
Application number: RU2015107852A
Authority: RU
Inventors: Олег Евгеньевич Журавлев; Илья Андреевич Пресняков
Priority date: 2015-03-06
Filing date: 2015-03-06
Publication date: 2017-01-10
Also published as: RU2015107852A

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to colloidal chemistry and nanotechnology. Method comprises synthesis of nanocrystals of precursors containing chalcogen and a group II or IV metal, in presence of a solvent at room temperature using a "double drop method", for which said precursors are introduced simultaneously in droplets while stirring. Solvent used is an ionic liquid or a mixture of ionic liquids combined with one or more low-boiling organic solvents. Reaction mixture containing a nucleus of semiconductor quantum dots is exposed to UV light and treated with ultrasound. Nanoparticles of group II or IV metal chalcogenides are obtained with dispersion medium size of not more than 10 %, having high photostability and aggregative stability, capable of being dispersed in both polar and nonpolar solvents without additional treatment steps. Toxic solvents are not used during synthesis.

EFFECT: invention can be used in production of luminescent materials, superminiature light-emitting diodes, white light sources, including transistors, nonlinear optical devices, photosensitive and photovoltaic devices.

1 cl, 8 dwg, 11 ex

Description

Изобретение относится к получению наночастиц, полупроводниковых квантовых точек методом коллоидного синтеза в ионной жидкости, обладающих высокой агрегативной устойчивостью, фотостабильностью, дисперсией среднего размера наночастиц не более 10%, способных к диспергации, как в полярных, так и в неполярных растворителях без дополнительной обработки.The invention relates to the production of nanoparticles, semiconductor quantum dots by the method of colloidal synthesis in ionic liquid, with high aggregate stability, photostability, dispersion of an average size of nanoparticles of not more than 10%, capable of dispersion in both polar and non-polar solvents without additional processing.

Данное изобретение может найти применение в производстве различных люминесцентных материалов, а также в качестве основы для производства сверхминиатюрных светодиодов, источников белого света, одноэлектронных транзисторов, нелинейно-оптических устройств, фоточувствительных и фотогальванических устройств.This invention may find application in the production of various luminescent materials, as well as the basis for the production of super-miniature LEDs, white light sources, single-electron transistors, nonlinear optical devices, photosensitive and photovoltaic devices.

На сегодняшний день широко применяются в основном три способа получения квантовых точек:To date, mainly three methods for obtaining quantum dots are widely used:

1. метод электронно-лучевой эпитаксии;1. The method of electron beam epitaxy;

2. мосгидридная газофазовая эпитаксия;2. moshydride gas-phase epitaxy;

3. метод коллоидного синтеза, и т.д.3. colloidal synthesis method, etc.

Метод коллоидного синтеза обладает рядом преимуществ:The method of colloidal synthesis has several advantages:

- возможность контролировать процесс роста наночастиц, например с помощью варьирования температурных параметров;- the ability to control the process of growth of nanoparticles, for example by varying the temperature parameters;

- возможность получать наночастицы в виде порошка;- the ability to obtain nanoparticles in the form of a powder;

- относительно невысокие температуры синтеза;- relatively low synthesis temperatures;

- метод позволяет синтезировать наночастицы с небольшим разбросом геометрических параметров (дисперсия среднего размера 5-10%);- the method allows to synthesize nanoparticles with a small spread of geometric parameters (dispersion of an average size of 5-10%);

Основой для современных способов коллоидного синтеза квантовых точек можно считать способ, предложенный в 1993 году Бавенди с соавторами (JACS, 115, 8706 (1993)). В типичном синтезе в реакционную колбу помещают координирующий растворитель - триоктилфосфиноксид, нагревают до 300°С в атмосфере аргона, а затем через септу шприцом вводят смесь диметилкадмия и триоктилфосфин селенида.The basis for modern methods of colloidal synthesis of quantum dots can be considered the method proposed in 1993 by Bavendi et al. (JACS, 115, 8706 (1993)). In a typical synthesis, a coordinating solvent, trioctylphosphine oxide, is placed in a reaction flask, heated to 300 ° C in an argon atmosphere, and then a mixture of dimethylcadmium and selenide trioctylphosphine is introduced via a septum with a syringe.

Недостатком способа является низкий квантовый выход флуоресценции за счет дефектности поверхности нанокристаллов, что приводит к появлению энергетических уровней, лежащих внутри запрещенной зоны. Эти уровни действуют как ловушки для электронов и дырок, что ухудшает люминесцентные свойства квантовых точек. Второй недостаток - применение токсичных органометаллических реагентов, самопроизвольно воспламеняющихся на воздухе.The disadvantage of this method is the low quantum yield of fluorescence due to the imperfection of the surface of the nanocrystals, which leads to the appearance of energy levels lying inside the band gap. These levels act as traps for electrons and holes, which degrades the luminescent properties of quantum dots. The second drawback is the use of toxic organometallic reagents that spontaneously ignite in air.

Известен способ получения квантовых точек (RU №2497746, опубл 10.11.2013 г.), состоящий из нескольких стадий: смешивание амфифильного полимера, растворенного в некоординирующемся растворителе, с первым предшественником для получения карбоксилатного предшественника, смешивание карбоксилатного предшественника со вторым предшественником для получения ядра квантовой точки, смешивание ядра квантовой точки с предшественником, выбранным из группы, состоящей из: третьего предшественника, четвертого предшественника и их комбинации, для получения покрытия квантовой точки на ядре квантовой точки с образованием квантовой точки, где квантовая точка включает слой амфифильного полимера, размещенный на поверхности квантовой точки. Изобретение обеспечивает лучший контроль кинетики роста, возможность конструирования ширины запрещенной зоны и получение большого диапазона для испускания.A known method of producing quantum dots (RU No. 2497746, published November 10, 2013), consisting of several stages: mixing an amphiphilic polymer dissolved in a non-coordinating solvent with a first precursor to obtain a carboxylate precursor, mixing a carboxylate precursor with a second precursor to obtain a quantum core dots, mixing the core of a quantum dot with a predecessor selected from the group consisting of: a third predecessor, a fourth predecessor, and a combination thereof, to obtain erasing a quantum dot on the core of the quantum dot to form a quantum dot, where the quantum dot includes an amphiphilic polymer layer located on the surface of the quantum dot. The invention provides better control of the kinetics of growth, the possibility of designing the band gap and obtaining a large range for emission.

Недостатками данного способа являются высокая температура синтеза (от 200°С до 350°С), быстрое впрыскивание (нагнетание) одного из предшественников, зависимость рН раствора от применяемого некоординирующегося растворителя, применение токсичных органометаллических реагентов.The disadvantages of this method are the high synthesis temperature (from 200 ° C to 350 ° C), the rapid injection (injection) of one of the precursors, the dependence of the pH of the solution on the non-coordinated solvent used, and the use of toxic organometallic reagents.

Также известен способ получения полупроводниковых квантовых точек, включающий высокотемпературный синтез нанокристаллов из прекурсора халькогенида VI группы и прекурсора металла II или IV группы с использованием органического растворителя и модификатора поверхности (US №7105051, 2006 г.). Это изобретение лучше предшественников, так как в нем не используются органометаллические прекурсоры, которые токсичны и пирофорны. При этом получаются квантовые точки высокого качества, малого размера и с узким распределением по размеру. При синтезе используется некоординирующий растворитель.Also known is a method for producing semiconductor quantum dots, including high-temperature synthesis of nanocrystals from a Group VI chalcogenide precursor and a Group II or IV metal precursor using an organic solvent and surface modifier (US No. 7105051, 2006). This invention is better than its predecessors, since it does not use organometallic precursors that are toxic and pyrophoric. In this case, quantum dots of high quality, small size and with a narrow size distribution are obtained. In the synthesis, a non-coordinating solvent is used.

Недостатком способа является то, что несмотря на значительные успехи в совершенствовании оптических свойств КТ (квантовый выход, ширина пика флуоресценции) не удавалось добиться достаточной фотостабильности синтезируемых нанокристаллов. Предполагается, что при облучении полученных вышеописанными способами нанокристаллов УФ светом на воздухе произойдет значительное падение флуоресценции. Исключение - квантовые точки состава CdSe/ZnS, но при этом обязательно используются токсичные и пирофорные органометаллические прекурсоры. Это не позволяет проводить крупномасштабный синтез, что существенно снижает возможность широкого применения КТ в различных областях науки и техники.The disadvantage of this method is that despite significant progress in improving the optical properties of QDs (quantum yield, fluorescence peak width), it was not possible to achieve sufficient photostability of the synthesized nanocrystals. It is assumed that upon irradiation of nanocrystals obtained by the above methods with UV light in air, a significant decrease in fluorescence will occur. The exception is quantum dots of the CdSe / ZnS composition, but toxic and pyrophoric organometallic precursors are necessarily used. This does not allow for large-scale synthesis, which significantly reduces the possibility of widespread use of CT in various fields of science and technology.

Известен способ получения наночастиц методом синтеза в ионных жидкостях (RU 2404024, опубл. 20.11.2010 г.). Способ получения наночастиц включает введение ионной жидкости в камеру осаждения; вакуумирование камеры осаждения для образования вакуума в интервале от 1 и 7 микрон ртутного столба; распыление одного или более катодов в камере осаждения для направления одного или более материалов по направлению к ионной жидкости для образования наночастиц в ионной жидкости.A known method of producing nanoparticles by synthesis in ionic liquids (RU 2404024, publ. 20.11.2010). A method for producing nanoparticles includes introducing an ionic liquid into a deposition chamber; evacuation of the deposition chamber to create a vacuum in the range of 1 and 7 microns of mercury; spraying one or more cathodes in the deposition chamber to direct one or more materials toward the ionic liquid to form nanoparticles in the ionic liquid.

Недостатком данного способа является сложность технологического процесса, необходимость использования высокого вакуума, а также применение токов высокого напряжения и мощности.The disadvantage of this method is the complexity of the process, the need to use high vacuum, as well as the use of high voltage and power currents.

В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбран способ синтеза квантовых точек на основе халькогенидов металлов II или IV группы, включающий синтез ядер нанокристаллов из прекурсора, содержащего халькоген, и прекурсора, содержащего металл II или IV группы, с использованием органического растворителя и модификатора поверхности, в качестве которого используют (аминоалкил) триалкоксисиланы (RU №2381304, опубл. 10.02.2010). Синтез ядер осуществляют при постоянной температуре в пределах от 150 до 250°С в течение от 15 с до 1 часа и дополнительно проводят обработку реакционной смеси, содержащей ядра нанокристаллов, УФ-светом в течение 1÷10 мин и ультразвуком в течение 5÷15 мин.As the closest analogue (prototype), the method of synthesis of quantum dots based on chalcogenides of metals of group II or IV, including the synthesis of nanocrystal nuclei from a precursor containing chalcogen and a precursor containing a metal of group II or IV, using an organic solvent and surface modifier, in the quality of which is used (aminoalkyl) trialkoxysilanes (RU No. 2381304, publ. 02/10/2010). The synthesis of the nuclei is carried out at a constant temperature in the range from 150 to 250 ° C for from 15 s to 1 hour and additionally the reaction mixture containing the nanocrystal nuclei is treated with UV light for 1 ÷ 10 min and ultrasound for 5 ÷ 15 min .

К недостаткам ближайшего аналога (прототипа) следует отнести поддержание постоянной температуры в пределах 150-230°С, использование в качестве модификатора поверхности (3-аминопропил)триметоксисилан, (3-аминопропил)триэтоксисилан, а в качестве органического растворителя непредельные высококипящие углеводороды, например октадецен, сквален, а также дифенилы, терфенилы, дифениловый эфир или их производные.The disadvantages of the closest analogue (prototype) include maintaining a constant temperature within 150-230 ° C, the use of (3-aminopropyl) trimethoxysilane as a surface modifier, (3-aminopropyl) triethoxysilane, and unsaturated high-boiling hydrocarbons, such as octadecene, as an organic solvent , squalene, as well as diphenyls, terphenyls, diphenyl ether or their derivatives.

Во всех вышеописанных способах в процессе синтеза квантовых точек используются высококипящие токсичные органические растворители, а также существует необходимость поддержания высоких температур (150-250°С) для получения квантовых точек.In all of the above methods, high-boiling toxic organic solvents are used in the synthesis of quantum dots, and there is a need to maintain high temperatures (150-250 ° C) to obtain quantum dots.

Задачей изобретения, направленной на устранение отмеченных недостатков, является получение методом коллоидного синтеза при низких температурах с использованием малотоксичных растворителей, обладающих высокой агрегативной устойчивостью, фотостабильностью, полупроводниковых квантовых точек с дисперсией среднего размера наночастиц не более 10%, способных диспергироваться как в полярных, так и в неполярных растворителях без дополнительных стадий обработки.The objective of the invention, aimed at eliminating the noted drawbacks, is to obtain by colloidal synthesis at low temperatures using low toxicity solvents with high aggregate stability, photostability, semiconductor quantum dots with a dispersion of the average nanoparticle size of not more than 10%, capable of dispersing in both polar and in non-polar solvents without additional processing steps.

Поставленная задача решается за счет того, что заявленный способ получения полупроводниковых квантовых точек на основе халькогенидов металлов II или IV группы включает синтез нанокристаллов из прекурсора, содержащего халькоген, и прекурсора, содержащего металл II или IV группы, в присутствии растворителя с дополнительным облучением УФ-светом и воздействием ультразвука. При этом синтез наночастиц осуществляют при комнатной температуре «двойным капельным методом». В качестве растворителя используют ионную жидкость или смесь ионных жидкостей в сочетании с одним или несколькими низкокипящими органическими растворителями.The problem is solved due to the fact that the claimed method for producing semiconductor quantum dots based on chalcogenides of metals of group II or IV includes the synthesis of nanocrystals from a precursor containing chalcogen and a precursor containing a metal of group II or IV in the presence of a solvent with additional irradiation with UV light and exposure to ultrasound. In this case, the synthesis of nanoparticles is carried out at room temperature using the “double drop method”. The solvent used is an ionic liquid or a mixture of ionic liquids in combination with one or more low boiling organic solvents.

Технический результат заключается в сокращении числа необходимых для синтеза реагентов, времени синтеза, проведении синтеза при комнатной температуре, в получении наночастиц, дисперсия среднего размера которых не более 10%.The technical result consists in reducing the number of reagents necessary for the synthesis, the synthesis time, the synthesis at room temperature, in the production of nanoparticles, the average dispersion of which is not more than 10%.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:

На фиг. 1 - представлены данные по размерам наночастиц сульфида цинка, рассчитанные из УФ-спектров поглощения, где D - диаметр частиц ZnS, нм; Cm(ZnS) - молярная концентрация частиц ZnS в золе, моль/л.In FIG. 1 - presents data on the sizes of zinc sulfide nanoparticles calculated from the UV absorption spectra, where D is the particle diameter of ZnS, nm; Cm (ZnS) is the molar concentration of ZnS particles in the sol, mol / L.

На фиг. 2 - представлены спектры поглощения наночастиц сульфида цинка 1, где D - оптическая плотность, относит. ед.; λ - длина волны излучения, нм.In FIG. 2 - absorption spectra of zinc sulfide nanoparticles 1 are presented, where D is the optical density, relates. units; λ is the radiation wavelength, nm.

На фиг. 3 представлены данные по размерам наночастиц сульфида цинка полученные методом динамического светорассеяния (ДСР), где D - диаметр частиц ZnS; Accumulation time - время накопления, с. In FIG. Figure 3 presents data on the sizes of zinc sulfide nanoparticles obtained by dynamic light scattering (DLS), where D is the particle diameter of ZnS; Accumulation time - accumulation time, s.

На фиг. 4 представлен рельеф поверхности наночастиц сульфида цинка, полученных в ионной жидкости - N-децилпиридиний тетрафторборате.In FIG. Figure 4 shows the surface relief of zinc sulfide nanoparticles obtained in an ionic liquid, N-decylpyridinium tetrafluoroborate.

На фиг. 5 представлены данные динамического светорассеяния золей квантовых точек, полученные в ионной жидкости.In FIG. 5 presents the data of dynamic light scattering of sols of quantum dots obtained in an ionic liquid.

На фиг. 6 представлены данные динамического светорассеяния золей квантовых точек, полученные в ионной жидкости - N-децилпиридиний метилсульфате.In FIG. Figure 6 shows the data of dynamic light scattering by sols of quantum dots obtained in an ionic liquid, N-decylpyridinium methyl sulfate.

На фиг. 7 представлены данные динамического светорассеяния золей квантовых точек, полученные в ионной жидкости - 1-бутил-3-метилимидазолий тетрафторборате.In FIG. 7 shows the data of dynamic light scattering of sols of quantum dots obtained in an ionic liquid - 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate.

На фиг. 8 представлены данные динамического светорассеяния золей квантовых точек, полученные в ионной жидкости - N-децилпиридиний тетрафторборате.In FIG. Figure 8 presents the data of dynamic light scattering of sols of quantum dots obtained in an ionic liquid, N-decylpyridinium tetrafluoroborate.

Суть предложенного метода заключается в том, что синтез проводится по «двойному капельному методу» с использованием ионных жидкостей. «Двойной капельный метод» кардинально отличается от известных аналогов тем, что прекурсоры для синтеза наночастиц вводятся в реакционную смесь одновременно по каплям при интенсивном перемешивании в отличие от известных вышеописанных аналогов, где прекурсоры вводятся последовательно. Благодаря использованию ионных жидкостей в совокупности с «двойным капельным методом» достигается технический результат.The essence of the proposed method is that the synthesis is carried out according to the "double drip method" using ionic liquids. The “double drop method” differs radically from the known analogues in that the precursors for the synthesis of nanoparticles are introduced into the reaction mixture at the same time dropwise with vigorous stirring, in contrast to the known analogues described above, where the precursors are introduced sequentially. Thanks to the use of ionic liquids in combination with the “double drop method”, a technical result is achieved.

Готовят смесь, содержащую ионную жидкость (тетрафторборат N-децилпиридиния), ацетон и этилацетат. Реагенты (ZnSO₄ и Na₂S) в виде водных 0.5М растворов добавляют в реакционную смесь при комнатной температуре по каплям при постоянном перемешивании. За счет образования нерастворимого соединения (наночастиц) реагенты выводятся из реакционного объема. Поэтому синтез каждой новой порции частиц происходит в одинаковых условиях при низкой концентрации прекурсоров, и при этом удается достичь высокой концентрацию наночастиц полупроводника в золе.A mixture containing an ionic liquid (N-decylpyridinium tetrafluoroborate), acetone and ethyl acetate is prepared. Reagents (ZnSO ₄ and Na ₂ S) in the form of aqueous 0.5 M solutions are added dropwise to the reaction mixture at room temperature with constant stirring. Due to the formation of insoluble compounds (nanoparticles), the reagents are removed from the reaction volume. Therefore, the synthesis of each new portion of particles occurs under identical conditions at a low concentration of precursors, and at the same time, a high concentration of semiconductor nanoparticles in the ash can be achieved.

Достижение высокой устойчивости золей наночастиц и дисперсии среднего размера наночастиц не более 10%, сохранение или повышение квантового выхода вызвано наличием в молекулярной структуре ионных жидкостей упорядоченных структур (домены, цепочки и др.). При введении прекурсоров (например, водных растворов ZnSO₄ и Na₂S) в раствор ионной жидкости взаимодействие между ионами Zn²⁺ и S^2- происходит преимущественно в полярных областях (доменах) молекулярной структуры ионной жидкости, которая имеет наномасштабные размеры. Протекание реакции в таких областях (доменах) приводит к тому, что рост наночастиц образующегося ZnS ограничен размерами этих доменов. Кроме того, в этих условиях сильно затруднено взаимодействие наночастиц друг с другом, и, как следствие, для золей полученных в растворах ионных жидкостей наблюдается высокая агрегативная устойчивость.The achievement of high stability of nanoparticle sols and a dispersion of the average nanoparticle size of not more than 10%, the conservation or increase in the quantum yield is caused by the presence of ordered structures (domains, chains, etc.) in the molecular structure of ionic liquids. When precursors (for example, aqueous solutions of ZnSO ₄ and Na ₂ S) are introduced into an ionic liquid solution, the interaction between Zn ²⁺ and S ^2– ions occurs predominantly in the polar regions (domains) of the molecular structure of the ionic liquid, which has nanoscale sizes. The reaction in such regions (domains) leads to the fact that the growth of nanoparticles of the resulting ZnS is limited by the size of these domains. In addition, under these conditions, the interaction of nanoparticles with each other is greatly hindered, and, as a consequence, high aggregative stability is observed for sols obtained in solutions of ionic liquids.

В качестве реагентов для синтеза наночастиц полупроводников (халькогениды металлов II или IV группы) в данном изобретении используется прекурсор, содержащий халькоген, и прекурсор, содержащий металл II или IV группы. В качестве среды для синтеза наночастиц используется широкий ряд ионных жидкостей в присутствии различных низкокипящих органических растворителей.As reagents for the synthesis of nanoparticles of semiconductors (metal chalcogenides of group II or IV), the present invention uses a precursor containing chalcogen and a precursor containing a metal of group II or IV. A wide range of ionic liquids in the presence of various low-boiling organic solvents is used as a medium for the synthesis of nanoparticles.

В отдельных случаях, в качестве прекурсоров металла II или IV группы используют прекурсоры цинка, кадмия, ртути, свинца.In some cases, zinc, cadmium, mercury, and lead precursors are used as metal precursors of group II or IV.

В частном случае, в качестве прекурсора, содержащего халькоген, используют прекурсоры, содержащие серу, селен, теллур.In the particular case, precursors containing sulfur, selenium, and tellurium are used as a precursor containing chalcogen.

При синтезе наночастиц полупроводников проводится дополнительное облучение УФ-светом с длинной волны 254 нм и мощностью 30 Вт, а использование ультразвука с мощностью 150 Вт и частотой 25 кГц позволяет повысить квантовый выход и фотостабильность. Облучение УФ-светом снижает количество дефектов на поверхности полупроводниковой квантовой точки, а обработка ультразвуком позволяет достичь более высокой степени дезагрегации ядер полупроводниковых квантовых точек, что, в свою очередь, приводит к более однородному нарастанию оболочки. Это позволяет получать более однородные по размерам полупроводниковые квантовые точки с более высокой фотостабильностью.In the synthesis of semiconductor nanoparticles, additional irradiation with UV light with a wavelength of 254 nm and a power of 30 W is carried out, and the use of ultrasound with a power of 150 W and a frequency of 25 kHz can increase the quantum yield and photo stability. Irradiation with UV light reduces the number of defects on the surface of a semiconductor quantum dot, and sonication allows you to achieve a higher degree of disaggregation of the nuclei of semiconductor quantum dots, which, in turn, leads to a more uniform growth of the shell. This allows one to obtain more uniform semiconductor quantum dots with higher photostability.

В качестве органических растворителей в синтезе наночастиц полупроводников в дополнение к ионной жидкости используются различные полярные низкокипящие органические растворители в качестве сорастворителя. Выбор сорастворителя зависит от природы и структуры ионной жидкости, а также от ее физико-химических параметров (вязкость, плотность и др.). В качестве сред для синтеза наночастиц полупроводников могут выступать смеси ионных жидкостей.In addition to the ionic liquid, various polar low-boiling organic solvents are used as a co-solvent as organic solvents in the synthesis of semiconductor nanoparticles. The choice of co-solvent depends on the nature and structure of the ionic liquid, as well as on its physicochemical parameters (viscosity, density, etc.). Mixtures of ionic liquids can serve as media for the synthesis of semiconductor nanoparticles.

Примеры используемых сорастворителей: низшие алифатические спирты (например, метанол, этанол), низшие кетоны (например, ацетон, метилэтилкетон), сложные эфиры ароматических и алифатических кислот и низших спиртов (например этиловый эфир уксусной кислоты), диметилформамид, диметилсульфоксид, хлороформ, четыреххлористый углерод, ацетонитрил и другие.Examples of co-solvents used are lower aliphatic alcohols (e.g. methanol, ethanol), lower ketones (e.g. acetone, methyl ethyl ketone), esters of aromatic and aliphatic acids and lower alcohols (e.g. ethyl acetate, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, chloroform, carbon tetrachloride , acetonitrile and others.

Ионные жидкости - это соли, полностью состоящие из ионов, жидкие при комнатной температуре или близкие к ней температуре, как правило, с объемными органическими катионами и неорганическими анионами. Они могут быть использоваться как высокополярные растворители в препаративной химии, как катализаторы, каталитические среды, растворители для синтеза полимеров. В состав ионной жидкости входит объемный органический катион аммония, пиридиния, фосфония, сульфония, имидазолия, пиперидиния, морфолиния, гуанидиния, пирролидиния, холиния, пиперазиния и др. и моно- или полиатомные анионы типа: Cl^-, Br^-, I^-, FeCl₄ ^- ClO₄ ^-, NO₃ ^-, BF₄ ^-, PF₆ ^-, SbF₆ ^-, RSO₃ ^-, Al₂Cl₇ ^- и др.Ionic liquids are salts that are completely composed of ions, liquid at or near room temperature, usually with bulk organic cations and inorganic anions. They can be used as highly polar solvents in preparative chemistry, as catalysts, catalytic media, and solvents for the synthesis of polymers. The composition of the ionic liquid includes a bulk organic cation of ammonium, pyridinium, phosphonium, sulfonium, imidazolium, piperidinium, morpholinium, guanidinium, pyrrolidinium, cholinium, piperazinium, etc. and mono- or polyatomic anions of the type: Cl ^- , Br ^- , I ^- , FeCl ₄ ^- ClO ₄ ^- , NO ₃ ^- , BF ₄ ^- , PF ₆ ^- , SbF ₆ ^- , RSO ₃ ^- , Al ₂ Cl ₇ ^- and others.

Количество ионных жидкостей, описанных в литературе, в настоящее время очень велико (около 500). К числу ионных жидкостей можно отнести и все известные поверхностно-активные вещества катионного типа, имеющие не симметричное строение, хотя до настоящего времени их так не называли.The amount of ionic liquids described in the literature is currently very large (about 500). Among the ionic liquids can be attributed all known surface-active substances of the cationic type, which have a non-symmetrical structure, although so far they have not been called so.

Повышенное внимание к ионным жидкостям, прежде всего, определяется их негорючестью, невзрывоопасностью, нетоксичностью и этим обусловливается отсутствие вредного воздействия на окружающую среду, кроме того, они нелетучие (в силу давления насыщенного пара, близкого к нулю), что позволяет их многократно использовать. Ионные жидкости имеют широкий интервал жидкого состояния (>300°С) и низкие температуры плавления (<100°С); для сравнения вода и органические растворители находятся в жидком состоянии в значительно узком диапазоне - около 100°С, что затрудняет их использование.Increased attention to ionic liquids is primarily determined by their non-combustibility, non-explosiveness, non-toxicity and this leads to the absence of harmful effects on the environment, in addition, they are non-volatile (due to saturated vapor pressure close to zero), which allows them to be reused. Ionic liquids have a wide liquid range (> 300 ° C) and low melting points (<100 ° C); for comparison, water and organic solvents are in a liquid state in a significantly narrow range - about 100 ° C, which complicates their use.

Важным свойством ионных жидкостей является их высокая удельная электропроводность; хорошая растворяющая способность по отношению к разнообразным неорганическим, металлоорганическим и органическим соединениям; каталитическая активность, обуславливающая повышение селективности органических реакций и выход целевого продукта.An important property of ionic liquids is their high electrical conductivity; good dissolving ability in relation to various inorganic, organometallic and organic compounds; catalytic activity, which leads to an increase in the selectivity of organic reactions and the yield of the target product.

В качестве ионной жидкости для синтеза наночастиц полупроводников могут выступать соединения следующего состава и структуры:As the ionic liquid for the synthesis of nanoparticles of semiconductors, compounds of the following composition and structure can be used:

Органические катионы в составе ионной жидкости:Organic cations in the ionic liquid:

где R¹ и R² - алкильные группы с количеством углеродных атомов от 1 до 16, могут быть одинаковыми, а могут отличаться по длине друг от друга, или атомы водорода.where R ¹ and R ² are alkyl groups with the number of carbon atoms from 1 to 16, may be the same, or may vary in length from each other, or hydrogen atoms.

где R³, R⁴, R⁵, R⁶ независимы друг от друга и представляют собой алкильную группу, арильную, гетероциклическую и алкиларильную соответственно. Группы R³, R⁴, R⁵, R⁶ каждая может содержать заместитель и гетероатом в структуре; R³, R⁴, R⁵, R⁶ могут быть соединены друг с другом с образованием одного или более колец, и, кроме того, R³, R⁴, R⁵, R⁶ могут быть связаны с R³, R⁴, R⁵, R⁶ соседнего катиона, образуют полимерную форму.where R ³ , R ⁴ , R ⁵ , R ^{6 are} independent of each other and represent an alkyl group, aryl, heterocyclic and alkylaryl, respectively. The groups R ³ , R ⁴ , R ⁵ , R ⁶ each may contain a substituent and a heteroatom in the structure; R ³ , R ⁴ , R ⁵ , R ⁶ can be connected to each other with the formation of one or more rings, and, in addition, R ³ , R ⁴ , R ⁵ , R ⁶ can be associated with R ³ , R ⁴ , R ⁵ , R ^{6 of the} adjacent cation form a polymer form.

Примеры алкильной группы включают линейные разветвленные алкильные группы, или цепь, имеющую не более 30 атомов углерода, такие как метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, изобутил, втор-бутиловый, трет-бутил, пентил, гексил, гептил, октил, нонил и децил. Примеры арильной группы включают фенил, нафтил, толил и ксилил; арильная группа может иметь один или несколько заместителей, таких как атомы галогена (F, Cl, Br, I), гидроксильную группу, алкокси-группу (такую, как метокси, этокси, пропокси и бутокси), карбоксильную группу, ацетильную группу, пропаноильную группу, тиольную группу, алкилтиогруппы (например, метилтио, этилтио, пропилтио и бутилтио), аминогруппы, алкиламиногруппы и диалкиламиногруппы. Примеры гетероциклических групп включают пиридил, тиенил, имидазолил, пиразолил, оксазолил, изоксазолил, пирролидинил, пиперазинил и морфолил. Примеры арилалкильной группы включают бензил и фенетил. Кроме того, R³, R⁴, R⁵, R⁶ могут быть кольцом, таким как пирролидиний и пиперидиний, образованным связыванием между R³, R⁴, R⁵, R⁶ в одной молекуле, и дополнительно может быть цепь, такая, например, как структура (3).Examples of the alkyl group include linear branched alkyl groups, or a chain having no more than 30 carbon atoms, such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, heptyl , octyl, nonyl and decyl. Examples of the aryl group include phenyl, naphthyl, tolyl and xylyl; an aryl group may have one or more substituents, such as halogen atoms (F, Cl, Br, I), a hydroxyl group, an alkoxy group (such as methoxy, ethoxy, propoxy and butoxy), a carboxyl group, an acetyl group, a propanoyl group , a thiol group, alkylthio groups (e.g. methylthio, ethylthio, propylthio and butylthio), amino groups, alkylamino groups and dialkylamino groups. Examples of heterocyclic groups include pyridyl, thienyl, imidazolyl, pyrazolyl, oxazolyl, isoxazolyl, pyrrolidinyl, piperazinyl and morpholyl. Examples of the arylalkyl group include benzyl and phenethyl. In addition, R ³ , R ⁴ , R ⁵ , R ⁶ may be a ring, such as pyrrolidinium and piperidinium, formed by linking between R ³ , R ⁴ , R ⁵ , R ⁶ in one molecule, and additionally there may be a chain such for example, as a structure (3).

В представленных выше формулах (4) R⁷-R¹³ могут быть одинаковыми или отличными друг от друга; R⁷-R¹³ непосредственно связаны одинарной или двойной связью, и независимо друг от друга один или несколько заместителей могут быть замещены на атом водорода или атомы галогенов. В алкильной группе может быть частично или полностью замещены атомы водорода на другие алкильные или арильные группы или атомы галогена.In the above formulas (4), R ⁷ -R ¹³ may be the same or different from each other; R ⁷ -R ^{13 are} directly linked by a single or double bond, and independently of one another, one or more substituents can be substituted by a hydrogen atom or halogen atoms. In the alkyl group, hydrogen atoms can be partially or completely replaced by other alkyl or aryl groups or halogen atoms.

Примеры алкильной группы включают линейные разветвленные алкильные группы, или цепь, имеющую не более 30 атомов углерода, такие как метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, изобутил, втор-бутиловый, трет-бутил, пентил, гексил, гептил, октил, нонил и децил. Примеры арильной группы включают фенил, нафтил, толил и ксилил; арильная группа может иметь один или несколько заместителей, таких как атомы галогена (F, Cl, Br, I), гидроксильную группу, алкокси-группу (такую, как метокси, этокси, пропокси и бутокси), карбоксильную группу, ацетильную группу, пропаноильную группу, тиольную группу, алкилтиогруппы (например, метилтио, этилтио, пропилтио и бутилтио), аминогруппы, алкиламиногруппы и диалкиламиногруппы. Примеры гетероциклических групп включают пиридил, тиенил, имидазолил, пиразолил, оксазолил, изоксазолил, пирролидинил, пиперазинил и морфолил. Примеры арилалкильной группы включают бензил и фенетил.Examples of the alkyl group include linear branched alkyl groups, or a chain having no more than 30 carbon atoms, such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, tert-butyl, pentyl, hexyl, heptyl , octyl, nonyl and decyl. Examples of the aryl group include phenyl, naphthyl, tolyl and xylyl; an aryl group may have one or more substituents, such as halogen atoms (F, Cl, Br, I), a hydroxyl group, an alkoxy group (such as methoxy, ethoxy, propoxy and butoxy), a carboxyl group, an acetyl group, a propanoyl group , a thiol group, alkylthio groups (e.g. methylthio, ethylthio, propylthio and butylthio), amino groups, alkylamino groups and dialkylamino groups. Examples of heterocyclic groups include pyridyl, thienyl, imidazolyl, pyrazolyl, oxazolyl, isoxazolyl, pyrrolidinyl, piperazinyl and morpholyl. Examples of the arylalkyl group include benzyl and phenethyl.

В качестве примеров органических катионов можно привести следующие: триметилгексиламмоний, триметилфениламмоний, триметилциклогексиламмоний, диметилэтилгексиламмоний, тетраэтиламмоний, триметилбензиламмоний, триметилвиниламмоний, триметил(метоксикарбонилметил)аммоний, триметилэтиламмоний, триметил(гидроксиэтил)аммоний, триэтилметиламмоний, диэтилметилгексиламмоний, триметил(пентаметилфенил)аммоний, триэтилбензиламмоний, N-метил-N-бутилпиперидиний, N,N-диметилпиперидиний, N-метил-N-пропилпиперидиний, N-метил-N-бутилпирролидиний, N-метил-N-пропилпирролидиний, N,N-диметилпирролидиний, триметилгексилфосфоний, триметилфенилфосфоний, триметилциклогексилфосфоний, диметилэтилгексилфосфоний, тераэтилфосфоний, триметилбензилфосфоний, N-делилпиридиний, N-метил-N-гексилморфолиний и соли фосфония, представленные ниже (5):Examples of organic cations include the following: trimetilgeksilammony, trimetilfenilammony, trimetiltsiklogeksilammony, dimetiletilgeksilammony, tetraethylammonium, trimethylbenzylammonium, trimetilvinilammony, trimethyl (methoxycarbonylmethyl) ammonium trimetiletilammony, trimethyl (hydroxyethyl) ammonium, triethylmethylammonium, dietilmetilgeksilammony, trimethyl (pentamethylphenyl) ammonia, triethylbenzylammonium, N -methyl-N-butylpiperidinium, N, N-dimethylpiperidinium, N-methyl-N-propylpiperidinium, N-methyl-N-butylpyrrolidinium, N- methyl-N-propylpyrrolidinium, N, N-dimethylpyrrolidinium, trimethylhexylphosphonium, trimethylphenylphosphonium, trimethylcyclohexylphosphonium, dimethylethylhexylphosphonium, teraethylphosphonium, N-nyl-phenylphosphonium

где R¹⁴ и R¹⁵ одинаковые или разные алкильные заместители с длинной углеродной цепью от 1 до 12 атомов, R¹⁴ или R¹⁵ могут быть водородными атомами.where R ¹⁴ and R ^{15 are the} same or different alkyl substituents with a long carbon chain from 1 to 12 atoms, R ¹⁴ or R ¹⁵ may be hydrogen atoms.

В качестве анионов в ионных жидкостях, используемых для синтеза наночастиц полупроводников, могут выступать следующие:The following can serve as anions in ionic liquids used for the synthesis of semiconductor nanoparticles:

В структуре (6) заместители R¹⁶ и R¹⁷ содержат галоген, связанный с концевым атомом в заместителе. Заместители R¹⁶ и R¹⁷ содержат фтор, хлор или бром. Особенно предпочтительным является наличие атома фтора. Кроме того, когда R¹⁶ и R¹⁷ представляют собой галогенированный алкил, предпочтительным является галогенированный алкил, имеющий от 1 до 3 атомов углерода, и специфические примеры предпочтительных галогенированных алкильных групп включают трифторметильную группу, пентафторэтильную группу и группу гептафторпропил. Галогенированные алкильные группы могут быть одинаковыми или отличными друг от друга. Примерами таких анионов могут служить структуры (7)In structure (6), the substituents R ¹⁶ and R ¹⁷ contain halogen bonded to the terminal atom in the substituent. The substituents R ¹⁶ and R ¹⁷ contain fluorine, chlorine or bromine. Especially preferred is the presence of a fluorine atom. In addition, when R ¹⁶ and R ¹⁷ are halogenated alkyl, halogenated alkyl having 1 to 3 carbon atoms is preferred, and specific examples of preferred halogenated alkyl groups include a trifluoromethyl group, a pentafluoroethyl group and a heptafluoropropyl group. Halogenated alkyl groups may be the same or different from each other. Structures (7) can serve as examples of such anions.

где R¹⁸ представляет собой атом водорода, C₁-С₁₀-алкильную группу, С₃-С₁₀-циклоалкильную группу, фенильную группу, гидроксильную группу, меркаптогруппу, аминогруппу, карбоксильную группу, тетразолил или группу сульфоновой кислоты, и каждая из групп, за исключением атома водорода, может иметь один или несколько заместителей.where R ¹⁸ represents a hydrogen atom, a C ₁ -C ₁₀ alkyl group, a C ₃ -C ₁₀ cycloalkyl group, a phenyl group, a hydroxyl group, a mercapto group, an amino group, a carboxyl group, tetrazolyl or a sulfonic acid group, and each of the groups with the exception of a hydrogen atom, may have one or more substituents.

где R¹⁸ и R¹⁹ представляют собой атом водорода, C₁-С₁₀-алкильную группу, С₃-С₁₀-циклоалкильную группу, фенильную группу, гидроксильную группу, меркаптогруппу, аминогруппу, карбоксильную группу, тетразолил или группу сульфоновой кислоты, и каждая из групп, за исключением атома водорода, может иметь один или несколько заместителей.where R ¹⁸ and R ¹⁹ represent a hydrogen atom, a C ₁ -C ₁₀ alkyl group, a C ₃ -C ₁₀ cycloalkyl group, a phenyl group, a hydroxyl group, a mercapto group, an amino group, a carboxyl group, tetrazolyl or a sulfonic acid group, and each of the groups, with the exception of the hydrogen atom, may have one or more substituents.

Анион в структуре ионной жидкости может быть и неорганической природы: NO₃ ^- CN^-, SCN^-, NO₂ ^-, Hal^-, PF₆ ^-, BF₄ ^-, B₄O₇ ^2-, [B(OR)₄]^-, PO₄ ^3-, HPO₄ ^2-, H₂PO₄ ^-, O=P(OR)₂O^-, S^2-, HS^-, SO₄ ^2-, ClO₄ ^-, SbF₆ ^-, HSO₄ ^-, MeHal₄ ^-, MeHal₄ ^2-,The anion in the structure of the ionic liquid can also be of an inorganic nature: NO ₃ ^- CN ^- , SCN ^- , NO ₂ ^- , Hal ^- , PF ₆ ^- , BF ₄ ^- , B ₄ O ₇ ^2- , [B (OR) ₄ ] ^- , PO ₄ ^3- , HPO ₄ ^2- , H ₂ PO ₄ ^- , O = P (OR) ₂ O ^- , S ^2- , HS ^- , SO ₄ ^2- , ClO ₄ ^- , SbF ₆ ^- , HSO ₄ ^- , MeHal ₄ ^- , MeHal ₄ ^2- ,

где Hal^-: F, Cl, Br, I,where Hal ^- : F, Cl, Br, I,

Me: Al, Fe, Ni, Co, Mn, Cu, Zn,Me: Al, Fe, Ni, Co, Mn, Cu, Zn,

R - алкильные заместители одинаковые или разные с длиной углеродного фрагмента от 1 до 12 атомов.R - alkyl substituents the same or different with a carbon fragment length of from 1 to 12 atoms.

В способе получения квантовых точек (RU №2381304, опубл. 10.02.2010) был изменен метод получения квантовых точек с «метода горячего впрыска» на «двойной капельный метод», а кремнийорганические модификаторы, высококипящие и токсичные, например, (3-аминопропил)триметоксисилан, были заменены на ионные жидкости.In the method for producing quantum dots (RU No. 2381304, published February 10, 2010), the method for producing quantum dots was changed from the "hot injection method" to the "double drip method", and organosilicon modifiers, high boiling and toxic, for example, (3-aminopropyl) trimethoxysilane have been replaced by ionic liquids.

Синтез наночастиц осуществляется «двойным капельным методом» при комнатной температуре в течение 30 сек - 3 мин, в качестве растворителя используется ионная жидкость в сочетании с низкокипящими органическими растворителями, затем проводится облучение УФ-светом в течение 2-х мин при длине волны 254 нм и мощности 30 Вт, далее 3 мин воздействуют ультразвуком с мощностью 150 Вт и частотой 25 кГц.The nanoparticles are synthesized by the “double drop method” at room temperature for 30 seconds - 3 minutes, the ionic liquid is used as a solvent in combination with low-boiling organic solvents, then UV irradiation is carried out for 2 minutes at a wavelength of 254 nm and power of 30 W, then for 3 minutes they are affected by ultrasound with a power of 150 W and a frequency of 25 kHz.

Возможность осуществления заявляемого изобретения подтверждается следующими примерами.The possibility of carrying out the claimed invention is confirmed by the following examples.

Пример 1. Синтез наночастиц ZnS в ионной жидкости N-децилпиридиний тетрафторборате.Example 1. Synthesis of ZnS nanoparticles in an ionic liquid N-decylpyridinium tetrafluoroborate.

В круглодонную колбу на 50 мл снабженную механической мешалкой помещают 15 мл ионной жидкости (N-децилпиридиний тетрафторбората), которую растворяют в 15 мл смеси ацетона и этилацетата. В данную смесь по каплям при постоянном перемешивании и температуре 25°С одновременно приливают свежеприготовленные водные 0,5М растворы сульфата цинка и сульфида натрия. Реакционная смесь, содержащая ядра полупроводниковых квантовых точек, подвергается обработке УФ-светом¹ (2 мин) и ультразвуком² (3 мин). Далее полученные квантовые точки диспергируются в неполярный или полярный растворитель.15 ml of an ionic liquid (N-decylpyridinium tetrafluoroborate), which is dissolved in 15 ml of a mixture of acetone and ethyl acetate, are placed in a 50 ml round bottom flask equipped with a mechanical stirrer. Freshly prepared aqueous 0.5 M solutions of zinc sulfate and sodium sulfide are simultaneously added dropwise into this mixture with constant stirring and at a temperature of 25 ° C. The reaction mixture containing the nuclei of semiconductor quantum dots is treated with UV light ¹ (2 min) and ultrasound ² (3 min). Next, the obtained quantum dots are dispersed in a non-polar or polar solvent.

Зависимость размеров цинксодержащих квантовых точек от концентрации частиц в золе представлена на Фиг. 1. Спектры поглощения цинксодержащих квантовых точек приведены на Фиг. 2. Максимумы в спектрах поглощения соответствуют размерам квантовых точек 5,5-6,0 нм. Данные динамического светорассеяния золей квантовых точек представлены на Фиг. 3. Рельеф поверхности квантовых точек, выделенных из золя путем осушки последнего, представлен на Фиг. 4.The dependence of the sizes of zinc-containing quantum dots on the concentration of particles in the ash is shown in FIG. 1. Absorption spectra of zinc-containing quantum dots are shown in FIG. 2. The maxima in the absorption spectra correspond to the sizes of quantum dots 5.5-6.0 nm. The dynamic light scattering data of sols of quantum dots is shown in FIG. 3. The surface relief of the quantum dots extracted from the sol by drying the latter is shown in FIG. four.

[¹Обработка УФ-светом осуществляется при помощи ультрафиолетовой лампы, длина волны 254 нм, мощность 30 Вт.[ ¹ UV treatment is carried out using an ultraviolet lamp, wavelength 254 nm, power 30 watts.

²Обработка ультразвуком осуществляется при помощи ультразвуковой мойки Techpan TYPE UM-2, рабочая частота 25кГц, мощность 150 Вт]. ² Ultrasonic treatment is carried out using an Techpan TYPE UM-2 ultrasonic cleaner, operating frequency 25 kHz, power 150 W].

Пример 2. Синтез наночастиц ZnS в ионной жидкости N-децилпиридиний метилсульфате.Example 2. Synthesis of ZnS nanoparticles in an ionic liquid N-decylpyridinium methyl sulfate.

Выполняется аналогично примеру 1, но в качестве ионной жидкости берется N-децилпиридиний метилсульфат, в качестве органических растворителей используется смесь хлороформа с диэтиловым эфиром.It is carried out analogously to example 1, but N-decylpyridinium methyl sulfate is taken as the ionic liquid, and a mixture of chloroform and diethyl ether is used as organic solvents.

Данные динамического светорассеяния золей квантовых точек представлены на Фиг. 5. Размер наночастиц 5,5 нм.The dynamic light scattering data of sols of quantum dots is shown in FIG. 5. The size of the nanoparticles is 5.5 nm.

Пример 3. Синтез наночастиц CdS в ионной жидкости 1-бутил-3-метилимидазолий гексафторфосфате.Example 3. Synthesis of CdS nanoparticles in an ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate.

Выполняется аналогично примеру 1, но в качестве ионной жидкости берется 1-бутил-3-метилимидазолий гексафторфосфат, в качестве реагента, содержащего ион металла, - хлорид кадмия (II), в качестве органических растворителей используется смесь ацетонитрила с ацетоном.It is carried out analogously to example 1, but 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate is taken as the ionic liquid, cadmium (II) chloride is used as the reagent containing the metal ion, and a mixture of acetonitrile with acetone is used as organic solvents.

Данные динамического светорассеяния золей квантовых точек представлены на Фиг. 6. Размер наночастиц 3,5 нм.The dynamic light scattering data of sols of quantum dots is shown in FIG. 6. The size of the nanoparticles is 3.5 nm.

Пример 4. Синтез наночастиц CdS в ионной жидкости 1-октил-3-бутилимидазолий тетрафторборате.Example 4. Synthesis of CdS nanoparticles in an ionic liquid 1-octyl-3-butylimidazolium tetrafluoroborate.

Выполняется аналогично примеру 1, но в качестве ионной жидкости берется 1-октил-3-бутилимидазолий тетрафторборат, в качестве реагента, содержащего ион металла, - хлорид кадмия (II), в качестве органических растворителей используется смесь метанола с диметилформамидом.It is carried out analogously to example 1, but 1-octyl-3-butylimidazolium tetrafluoroborate is taken as the ionic liquid, cadmium (II) chloride is used as the reagent containing the metal ion, and a mixture of methanol and dimethylformamide is used as organic solvents.

Пример 5. Синтез наночастиц ZnSe в ионной жидкости 1-бутил-3-метилимидазолий тетрафторборате.Example 5. Synthesis of ZnSe nanoparticles in an ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate.

Выполняется аналогично примеру 1, но в качестве ионной жидкости берется 1-бутил-3-метилимидазолий тетрафторборат, в качестве реагента, содержащего халькоген, - селенид натрия (II), в качестве органических растворителей используется смесь метилэтилкетона и этилацетата. Данные динамического светорассеяния золей квантовых точек представлены на Фиг. 7. Размер наночастиц 6,5 нм.It is carried out analogously to example 1, but 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate is taken as an ionic liquid, sodium (II) selenide is used as a chalcogen reagent, and a mixture of methyl ethyl ketone and ethyl acetate is used as organic solvents. The dynamic light scattering data of sols of quantum dots is shown in FIG. 7. The size of the nanoparticles is 6.5 nm.

Пример 6. Синтез наночастиц PbS в ионной жидкости N-децилпиридиний тетрафторборате.Example 6. Synthesis of PbS nanoparticles in an ionic liquid N-decylpyridinium tetrafluoroborate.

Выполняется аналогично примеру 1, но в качестве реагента, содержащего металл, используется нитрат свинца (II), в качестве органических растворителей используется смесь диметилсульфоксида с этанолом. Данные динамического светорассеяния золей квантовых точек представлены на Фиг. 8. Размер наночастиц 5,0 нм.It is carried out analogously to example 1, but lead (II) nitrate is used as a metal-containing reagent, and a mixture of dimethyl sulfoxide and ethanol is used as organic solvents. The dynamic light scattering data of sols of quantum dots is shown in FIG. 8. The size of the nanoparticles is 5.0 nm.

Пример 7. Синтез наночастиц PbSe в ионной жидкости 1-октил-3-бутилимидазолий тетрафторборате.Example 7. Synthesis of PbSe nanoparticles in an ionic liquid 1-octyl-3-butylimidazolium tetrafluoroborate.

Выполняется аналогично примеру 1, но в качестве ионной жидкости берется 1-октил-3-бутилимидазолий тетрафторборат, в качестве реагента содержащего металл используется нитрат свинца (II), в качестве реагента, содержащего халькоген, - селенид натрия (II), в качестве органического растворителя используется ацетонитрил.It is carried out analogously to example 1, but 1-octyl-3-butylimidazolium tetrafluoroborate is taken as an ionic liquid, lead (II) nitrate is used as a metal containing reagent, sodium (II) selenide is used as a chalcogen reagent, and an organic solvent acetonitrile is used.

Пример 8. Синтез наночастиц ZnSe в ионной жидкости 1-додецил-β-пиколиний тетрафторборате.Example 8. Synthesis of ZnSe nanoparticles in an ionic liquid 1-dodecyl-β-picolinium tetrafluoroborate.

Выполняется аналогично примеру 1, но в качестве ионной жидкости берется 1-додецил-β-пиколиний тетрафторборат, в качестве реагента, содержащего металл, используется сульфат цинка (II), в качестве реагента, содержащего халькоген, - селенид натрия (II), в качестве органического растворителя используется ацетонитрил. Размер наночастиц 4,5-5,0 нм.It is carried out analogously to example 1, but 1-dodecyl-β-picolinium tetrafluoroborate is taken as an ionic liquid, zinc (II) sulfate is used as a metal reagent, sodium (II) selenide is used as a chalcogen reagent, as organic solvent used acetonitrile. The size of the nanoparticles is 4.5-5.0 nm.

Пример 9. Синтез наночастиц ZnTe в ионной жидкости 1-додецил-β-пиколиний гексафторфосфате.Example 9. Synthesis of ZnTe nanoparticles in an ionic liquid of 1-dodecyl-β-picolinium hexafluorophosphate.

Выполняется аналогично примеру 1, но в качестве ионной жидкости берется 1-додецил-β-пиколиний гексафторфосфат, в качестве реагента, содержащего металл, используется сульфат цинка (II), в качестве реагента, содержащего халькоген, - телурид натрия, в качестве органического растворителя используется метилэтилкетон. Размер наночастиц 5,0-5,5 нм.It is carried out analogously to example 1, but 1-dodecyl-β-picolinium hexafluorophosphate is taken as an ionic liquid, zinc (II) sulfate is used as a metal reagent, sodium teluride is used as a chalcogen reagent, and organic solvent is used methyl ethyl ketone. The size of the nanoparticles is 5.0-5.5 nm.

Пример 10. Синтез наночастиц CdS в смеси ионных жидкостей 1-октил-3-бутилимидазолий тетрафторбората и N-децилпиридиний тетрафторбората.Example 10. The synthesis of CdS nanoparticles in a mixture of ionic liquids 1-octyl-3-butylimidazolium tetrafluoroborate and N-decylpyridinium tetrafluoroborate.

Выполняется аналогично примеру 1, но используется смесь ионных жидкостей 1-октил-3-бутилимидазолий тетрафторбората и N-децилпиридиний тетрафторбората, в качестве реагента, содержащего ион металла, - хлорид кадмия (II), в качестве органических растворителей используется смесь ацетона с этилацетатом. Размер наночастиц 6,0-6,5 нм.It is carried out analogously to example 1, but a mixture of ionic liquids 1-octyl-3-butylimidazolium tetrafluoroborate and N-decylpyridinium tetrafluoroborate is used, cadmium (II) chloride is used as a reagent containing a metal ion, and a mixture of acetone and ethyl acetate is used as organic solvents. The nanoparticle size is 6.0-6.5 nm.

Пример 11. Синтез наночастиц ZnS в смеси ионных жидкостей 1-бутил-3-метилимидазолий гексафторфосфата и N-децилпиридиний гексафторфосфата. Example 11. Synthesis of ZnS nanoparticles in a mixture of ionic liquids 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate and N-decylpyridinium hexafluorophosphate.

Выполняется аналогично примеру 1, но используется смесь ионных жидкостей 1-бутил-3-метилимидазолий гексафторфосфата и N-децилпиридиний гексафторфосфата, в качестве реагента, содержащего ион металла, - сульфат цинка (II), в качестве органических растворителей используется смесь ацетона с этилацетатом. Размер наночастиц 6,0 нм.It is carried out analogously to example 1, but a mixture of ionic liquids 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate and N-decylpyridinium hexafluorophosphate is used, zinc (II) sulfate is used as a reagent containing a metal ion, and a mixture of acetone and ethyl acetate is used as organic solvents. The nanoparticle size is 6.0 nm.

Приведенные примеры показывают возможность получения наночастиц полупроводников в присутствии ионных жидкостей и одного или нескольких низкокипящих органических растворителей. При этом синтез наночастиц проводников существенно не зависит от вида низкокипящих растворителей.The above examples show the possibility of obtaining semiconductor nanoparticles in the presence of ionic liquids and one or more low boiling organic solvents. Moreover, the synthesis of nanoparticles of conductors is substantially independent of the type of low-boiling solvents.

Полученные описанным способом наночастицы полупроводников позволяют сделать вывод об эффективности предложенного метода синтеза. Возможно получение субкилограммовых количеств наночастиц.The nanoparticles of semiconductors obtained in the described manner allow us to conclude that the proposed synthesis method is effective. It is possible to obtain sub-kilogram amounts of nanoparticles.

Наночастицы полупроводников, полученные описанным способом, могут быть использованы для производства фотодетекторов в инфракрасной области, солнечных батарей, источников белого света, одноэлектронных транзисторов и нелинейно-оптических устройств, сверхминиатюрных светодиодов, а также в медицине в качестве оптических сенсоров, флуоресцирующих меток.Semiconductor nanoparticles obtained by the described method can be used for the production of infrared photodetectors, solar cells, white light sources, single-electron transistors and nonlinear optical devices, ultra-miniature LEDs, as well as in medicine as optical sensors, fluorescent labels.

Claims

A method for producing semiconductor quantum dots based on metal chalcogenides of group II or IV, including the synthesis of nanocrystals from a precursor containing chalcogen and a precursor containing a metal of group II or IV, in the presence of a solvent with UV radiation, ultrasonic treatment, characterized in that the synthesis nanoparticles are carried out at room temperature by the “double drop method”; an ionic liquid or a mixture of ionic liquids in combination with one or more low-boiling organ is used as a solvent cal solvents.