一種Zn_x Cd_1-xS/ZnS核殼量子點(diǎn)的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種ZnxCd1-xS/ZnS核殼量子點(diǎn)的制備方法。其主要特征在于：以Zn(CH3COO)2·2H2O為鋅源，以CdCl2·2.5H2O為鎘源，配成混合溶液，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，用谷胱甘肽（GSH）作表面修飾劑，調(diào)節(jié)溶液的pH值，加入Na2S·9H2O溶液，水浴加熱，得到ZnxCd1-xS量子點(diǎn)水溶液；然后將Zn(CH3COO)2·2H2O和Na2S·9H2O溶液加入上述溶液中，水浴加熱，得到ZnxCd1-xS/ZnS核殼量子點(diǎn)。該制備方法工藝簡(jiǎn)單，原料易得，綠色環(huán)保，所得量子點(diǎn)粒徑均勻，水溶性良好，熒光和電化學(xué)性能好，通過改變殼層厚度，反應(yīng)溫度等可調(diào)節(jié)熒光發(fā)射峰位，可廣泛應(yīng)用于重金屬離子檢測(cè)、藥物篩選，以及太陽(yáng)電池等方面。
【專利說明】
—種Zr^CdhS/ZnS核殼量子點(diǎn)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種新型突光納米材料的制備技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種ZnxCd1 xS/ZnS核殼量子點(diǎn)的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]ZnS和CdS量子點(diǎn)是I1-VI族重要的一種半導(dǎo)體材料，在可見光范圍內(nèi)具有高的投射與折射系數(shù)，具有優(yōu)良的熒光效應(yīng)和光電效應(yīng)，以及高穩(wěn)定性、低成本等優(yōu)勢(shì)。ZnS是一種寬帶隙發(fā)光材料，為各種金屬和過渡金屬離子摻雜提供了能級(jí)范圍。同時(shí)在量子點(diǎn)核上外延生長(zhǎng)一層殼層來(lái)鈍化表面，從而極大提高的發(fā)光效率和光學(xué)穩(wěn)定性。這種核殼量子點(diǎn)在原料、制備工藝以及光學(xué)性能方面都有極大的優(yōu)越性，在光吸收、光電轉(zhuǎn)換、非線性光學(xué)、光催化和傳感器等方面有著廣泛的應(yīng)用。
[0003]ZnS和CdS量子點(diǎn)的制備方法主要采用有機(jī)合成法，該方法反應(yīng)條件苛刻、試劑昂貴、原料有毒等缺點(diǎn)；采用水相合成法是一種操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)溫度低，能耗少，綠色環(huán)保的合成方法；在ZnxCd1 XS量子點(diǎn)核上外延生長(zhǎng)一層無(wú)毒的ZnS,對(duì)環(huán)境友好,通過選擇合適的核層厚度，可以將核殼的發(fā)光范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種ZnxCd1 xS/ZnS核殼量子點(diǎn)的制備方法。該量子點(diǎn)的粒徑均勻，有優(yōu)良的水溶性和熒光性。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
本發(fā)明的一種ZnxCd1 xS/ZnS核殼量子點(diǎn)，核中鎘離子和鋅離子的摩爾比例為0.2:1 ~0.5:1;殼層鋅離子和核中鋅離子的摩爾比例為0.5:1 ~ 1:1;。
[0006]一種ZnxCd1 xS/ZnS核殼量子點(diǎn)，具體步驟如下:
(1)將一定摩爾比例的Zn(CH3COO)2.2H20、CdCl2.2.5H20加入適量的去離子水中，攪拌均勻；
(2)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將GSH溶液滴入到步驟(I)溶液中，攪拌均勻；
(3)用NaOH溶液調(diào)節(jié)步驟(2)溶液的pH值；滴入Na2S.9H20溶液，攪拌均勻；
(4)將步驟(3)溶液水浴加熱，得到ZnxCd1XS量子點(diǎn)水溶液；
(5)將一定摩爾比例的Zn(CH3COO)2.2H20加入步驟(4)溶液，攪拌均勻；
(6)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將GSH溶液滴入到步驟(5)溶液中，攪拌均勻；
(7)用NaOH溶液調(diào)節(jié)步驟(6)溶液的pH值；滴入Na2S.9H20溶液，攪拌均勻；
(8)將步驟(7)溶液水浴加熱，得到ZnxCd1xS/ZnS核殼量子點(diǎn)水溶液；
(9)步驟(8)溶液冷卻后，加入等量的無(wú)水乙醇，析出沉淀，離心分離，用無(wú)水乙醇清洗沉淀，真空干燥得到ZnxCd1 xS/ZnS核殼量子點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是:用水相法合成ZnxCd1 xS/ZnS核殼量子點(diǎn)，該制備方法所用的原料無(wú)毒，工藝簡(jiǎn)單且綠色環(huán)保，能耗低；所得量子點(diǎn)粒徑均勻，水溶性優(yōu)良，熒光穩(wěn)定性好，通過改變殼層厚度，反應(yīng)溫度等可調(diào)節(jié)熒光發(fā)射峰位。
【具體實(shí)施方式】
[0008]為了更詳細(xì)地說明本發(fā)明的特點(diǎn)，下面通過具體的實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，而不是限制本發(fā)明的范圍。
[0009]實(shí)施例1:
將 30 mL 摩爾濃度為 0.05 mol/L 的 Zn (CH3COO) 2.2Η20和 10 ml 摩爾濃度為 0.05 mol/L的CdCl2.2.5H20溶液置于一個(gè)三口燒瓶中，磁力攪拌均勻；通入高純氮?dú)獍胄r(shí)，將22mL摩爾濃度為0.1 mol/L的谷胱甘肽(GSH)溶液滴加到上述溶液中，磁力攪拌均勻；在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，用NaOH溶液調(diào)節(jié)上述溶液pH值為12，磁力攪拌均勻；緩慢加入20 mL濃度為0.1mol/L的Na2S.9H20溶液，繼續(xù)攪拌半小時(shí)；水相加熱，反應(yīng)溫度90°C，反應(yīng)時(shí)間為I小時(shí)，得到ZnxCd1 XS量子點(diǎn)水溶液。
[0010]將20 mL 摩爾濃度為 0.05 mol/L 的 Zn (CH3COO) 2.2Η20 加入 ZnxCd1 XS 量子點(diǎn)水溶液中，攪拌均勻；通入高純氮?dú)獍胄r(shí)，將10 mL摩爾濃度為0.1 mol/L的谷胱甘肽(GSH)溶液滴加到上述溶液中，磁力攪拌均勻；在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，用NaOH溶液調(diào)節(jié)上述溶液pH值為10，磁力攪拌均勻；緩慢加入10 mL濃度為0.1 mol/L的Na2S.9Η20溶液，繼續(xù)攪拌半小時(shí)；水相加熱，反應(yīng)溫度90°C，反應(yīng)時(shí)間為I小時(shí)，得到ZnxCd1 xS/ZnS核殼量子點(diǎn)水溶液。溶液冷卻后，加入等量的無(wú)水乙醇，析出白色沉淀，離心分離，用無(wú)水乙醇清洗沉淀物，真空干燥得到ZnxCd1 xS/ZnS核殼量子點(diǎn)。
[0011]實(shí)施例2:
將 50 mL 摩爾濃度為 0.05 mol/L 的 Zn (CH3COO) 2.2Η20和 30 ml 摩爾濃度為 0.05 mol/L的CdCl2.2.5H20溶液置于一個(gè)三口燒瓶中，磁力攪拌均勻；通入高純氮?dú)獍胄r(shí)，將35mL摩爾濃度為0.1 mol/L的谷胱甘肽(GSH)溶液滴加到上述溶液中，磁力攪拌均勻；在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，用NaOH溶液調(diào)節(jié)上述溶液pH值為8，磁力攪拌均勻；緩慢加入35 mL濃度為0.1mol/L的Na2S.9H20溶液，繼續(xù)攪拌半小時(shí)；水相加熱，反應(yīng)溫度80°C，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，得到ZnxCd1 XS量子點(diǎn)水溶液。
[0012]將30 mL 摩爾濃度為 0.05 mol/L 的 Zn (CH3COO) 2.2H20 加入 ZnxCd1 XS 量子點(diǎn)水溶液中，攪拌均勻；通入高純氮?dú)獍胄r(shí)，將15 mL摩爾濃度為0.1 mol/L的谷胱甘肽(GSH)溶液滴加到上述溶液中，磁力攪拌均勻；在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，用NaOH溶液調(diào)節(jié)上述溶液pH值為8，磁力攪拌均勻；緩慢加入15 mL濃度為0.1 mol/L的Na2S.9H20溶液，繼續(xù)攪拌半小時(shí)；水相加熱，反應(yīng)溫度80°C，反應(yīng)時(shí)間為2小時(shí)，得到ZnxCd1 xS/ZnS核殼量子點(diǎn)水溶液。溶液冷卻后，加入等量的無(wú)水乙醇，析出白色沉淀，離心分離，用無(wú)水乙醇清洗沉淀物，真空干燥得到ZnxCd1 xS/ZnS核殼量子點(diǎn)。
[0013]實(shí)施例3:
將 20 mL 摩爾濃度為 0.05 mol/L 的 Zn (CH3COO) 2.2Η20和 20 ml 摩爾濃度為 0.03 mol/L的CdCl2.2.5H20溶液置于一個(gè)三口燒瓶中，磁力攪拌均勻；通入高純氮?dú)獍胄r(shí)，將18mL摩爾濃度為0.1 mol/L的谷胱甘肽(GSH)溶液滴加到上述溶液中，磁力攪拌均勻；在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，用NaOH溶液調(diào)節(jié)上述溶液pH值為9，磁力攪拌均勻；緩慢加入15 mL濃度為0.1mol/L的Na2S.9H20溶液，繼續(xù)攪拌半小時(shí)；水相加熱，反應(yīng)溫度90°C，反應(yīng)時(shí)間為I小時(shí)，得到ZnxCd1 XS量子點(diǎn)水溶液。
[0014]將10 mL 摩爾濃度為 0.05 mol/L 的 Zn (CH3COO) 2.2H20 加入 ZnxCd1 XS 量子點(diǎn)水溶液中，攪拌均勻；通入高純氮?dú)獍胄r(shí)，將6 mL摩爾濃度為0.1 mol/L的谷胱甘肽(GSH)溶液滴加到上述溶液中，磁力攪拌均勻；在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，用NaOH溶液調(diào)節(jié)上述溶液pH值為10，磁力攪拌均勻；緩慢加入5 mL濃度為0.1 mol/L的Na2S.9H20溶液，繼續(xù)攪拌半小時(shí)；水相加熱，反應(yīng)溫度90°C，反應(yīng)時(shí)間為I小時(shí)，得到ZnxCd1 xS/ZnS核殼量子點(diǎn)水溶液。溶液冷卻后，加入等量的無(wú)水乙醇，析出白色沉淀，離心分離，用無(wú)水乙醇清洗沉淀物，真空干燥得到ZnxCd1 xS/ZnS核殼量子點(diǎn)。
[0015]實(shí)施例4:
將 30 mL 摩爾濃度為 0.05 mol/L 的 Zn (CH3COO) 2.2Η20和 20 ml 摩爾濃度為 0.05 mol/L的CdCl2.2.5H20溶液置于一個(gè)三口燒瓶中，磁力攪拌均勻；通入高純氮?dú)獍胄r(shí)，將25mL摩爾濃度為0.1 mol/L的谷胱甘肽(GSH)溶液滴加到上述溶液中，磁力攪拌均勻；在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，用NaOH溶液調(diào)節(jié)上述溶液pH值為11.5，磁力攪拌均勻；緩慢加入30 mL濃度為
0.1 mol/L的Na2S.9Η20溶液，繼續(xù)攪拌半小時(shí)；水相加熱，反應(yīng)溫度70°C，反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)，得到ZnxCd1 XS量子點(diǎn)水溶液。
[0016]將18 mL 摩爾濃度為 0.05 mol/L 的 Zn (CH3COO) 2.2H20 加入 ZnxCd1 XS 量子點(diǎn)水溶液中，攪拌均勻；通入高純氮?dú)獍胄r(shí)，將9 mL摩爾濃度為0.1 mol/L的谷胱甘肽(GSH)溶液滴加到上述溶液中，磁力攪拌均勻；在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，用NaOH溶液調(diào)節(jié)上述溶液pH值為10，磁力攪拌均勻；緩慢加入9 mL濃度為0.1 mol/L的Na2S.9H20溶液，繼續(xù)攪拌半小時(shí)；水相加熱，反應(yīng)溫度70°C，反應(yīng)時(shí)間為3小時(shí)，得到ZnxCd1 xS/ZnS核殼量子點(diǎn)水溶液。溶液冷卻后，加入等量的無(wú)水乙醇，析出白色沉淀，離心分離，用無(wú)水乙醇清洗沉淀物，真空干燥得到ZnxCd1 xS/ZnS核殼量子點(diǎn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種Zn ,Cd1 xS/ZnS核殼量子點(diǎn)的制備方法，其特征在于: (1)將一定摩爾比例的Zn(CH3COO)2.2H20、CdCl2.2.5H20加入適量的去離子水中，攪拌均勻； (2)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將GSH溶液滴入到步驟(I)溶液中，攪拌均勻； (3)用NaOH溶液調(diào)節(jié)步驟(2)溶液的pH值；滴入Na2S.9H20溶液，攪拌均勻； (4)將步驟(3)溶液水浴加熱，得到ZnxCd1XS量子點(diǎn)水溶液； (5)將一定摩爾比例的Zn(CH3COO)2.2H20加入步驟(4)溶液，攪拌均勻； (6)在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將GSH溶液滴入到步驟(5)溶液中，攪拌均勻； (7)用NaOH溶液調(diào)節(jié)步驟(6)溶液的pH值；滴入Na2S.9H20溶液，攪拌均勻； (8)將步驟(7)溶液水浴加熱，得到ZnxCd1xS/ZnS核殼量子點(diǎn)水溶液； (9)步驟(8)溶液冷卻后，加入等量的無(wú)水乙醇，析出沉淀，離心分離，用無(wú)水乙醇清洗沉淀，真空干燥得到ZnxCd1 xS/ZnS核殼量子點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】C09K11/56GK105838359SQ201410803614
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2014年12月23日
【發(fā)明人】胡智學(xué), 陶勁強(qiáng), 侯師平
【申請(qǐng)人】南京化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院