一種碲化鎘量子點及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于無機材料領域，尤其涉及一種碲化鎘量子點及其制備方法。
【背景技術】
[0002]Π-VI族半導體納米晶體(即量子點)由于其優異的光學性質，在生物熒光分析以及照明、顯示、光伏元件等光發射器件中具有重大的應用價值。碲化鎘量子點隨尺寸的變化其發射光譜可覆蓋全部可見光區及近紅外區，且經表面修飾后能達到很高的量子產率，是當前被深入研究的量子點。碲化鎘量子點因其獨特的光學和電子學性質應用于諸多領域，如生物傳感、生物成像和發光器件等。然后目前碲化鎘量子點合成技術的研究，尚不能滿足其應用發展需要。
[0003]當前碲化鎘量子點的合成方法以反應介質區分為高溫有機相合成法和水相合成法。高溫有機相合成法是以高沸點的有機溶劑為反應介質，在較高溫度下完成反應，產物結晶度高且表面可修飾性好。水相法合成的成本低，單其產物的光學性能(單分散性和量子產率)比有機相合成法低。
[0004]中國專利文獻CN104477856A—種碲化鎘量子點的合成方法以及Π型碲化鎘核殼量子點的合成方法，該發明采用油相無膦體系一鍋加熱法合成碲化鎘量子點，制備的碲化鎘量子點的發射在530-800nm，在550_650nm波段熒光量子產率2 40 %，最高可達75%。上述專利文獻通過高溫有機相合成法可以制備高質量的熒光量子點，但其所使用的原料及有機溶劑價格昂貴，并且易燃、易爆、毒性較強，不利于大規模生產。
[0005]中國專利文獻CN101851511 A碲化鎘/硫化鎘/硫化鋅量子點的合成方法，是通過水相合成法制備出具碲化鎘量子點，其制備碲源(碲氫化鈉溶液)的步驟，需要碲粉與硼氫化鈉在室溫下反應3小時以上，耗時較長。水相合成法所需原料及反應條件都相對綠色、廉價。但是，傳統的水相合成法在常壓回流條件下進行，反應時間長，所得量子點半峰寬變大、量子產率下降。
[0006]Xinhua Zhong和他的合作者們報道了一個新的制備方法(Journal of MaterialsChemistry，2008，18，2807-2815)，先以絕氧加熱的方法制備碲氫化鈉，然后在高pH值及低碲/鎘比例的條件下通過常壓回流途徑快速制備了碲化鎘量子點。由于常壓回流途徑的反應溫度不能超過100°C的限制，與高溫有機相合成法相比，該方法所得的量子點表面缺陷較多，熒光量子產率較低，且量子點在晶體構型、粒徑分布等性能參數上也存在固有的差距。

【發明內容】

[0007]本發明旨在提供一種碲化錦量子點及其制備方法，以解決現有的碲化錦量子點的制備難以兼并制備時間短、熒光性能好的問題。
[0008]本發明公開一種碲化鎘量子點的制備方法，該制備方法采用如下步驟:
[0009]A)將碲單質、硼氫化物和水在無氧條件下混合，進行反應，得到碲前體溶液；
[0010]B)將巰基化合物、可溶性鎘鹽、水和堿性介質混合，反應得到鎘前體溶液；
[0011]C)在無氧環境及攪拌條件下，將步驟A)所得的碲前體溶液與步驟B)所得的鎘前體溶液混合，進行反應，得到碲化鎘前體溶液；
[0012]D)將步驟C)所得的碲化鎘前體溶液進行水熱反應，得到碲化鎘量子點。
[0013]作為本發明的進一步改進，步驟A)中反應的溫度為60_80°C，反應的時間為20-40分鐘。
[0014]作為本發明的進一步改進，步驟D)中反應的溫度為180_200°C，反應的時間為15-55分鐘。
[0015]作為本發明的進一步改進，所述步驟C)中反應體系中鎘:碲的摩爾比為1:0.2?1:
0.5，鎘:巰基化合物的摩爾比為1: 1.1?1: 2。
[0016]作為本發明的進一步改進，步驟A)中所述的硼氫化物是硼氫化鈉或/和硼氫化鉀。
[0017]作為本發明的進一步改進，步驟B)中所述的巰基化合物為巰基乙酸、巰基丙酸、巰基丁酸、硫代甘油、L-半胱氨酸、硫代蘋果酸或半胱氨中的一種或幾種。
[0018]作為本發明的進一步改進，步驟B)中所述的可溶性鎘鹽為氯化鎘、醋酸鎘、硝酸鎘或高氯酸鎘中的一種或幾種。
[0019]作為本發明的進一步改進，步驟B)中控制使反應得到的鎘前體的PH值為8?11。
[0020]作為本發明的進一步改進，步驟B)所述的堿性介質包括氫氧化鈉和氫氧化鉀中的一種或幾種。
[0021]—種碲化鎘量子點，根據如上所述的制備方法制得，所述碲化鎘量子點的半峰寬30?40納米。
[0022]本發明以碲單質和硼氫化物為原料，在絕氧和加熱條件下制備碲前體，操作簡單、安全，相比傳統水相合成法中碲前體的制備，反應溫度提供，反應時間由3-8小時縮短至20-40分鐘，大幅度提尚了制備效率。
[0023]本發明采用水熱法，將碲前體和鎘前體溶液混合在密閉的高壓釜中進行反應，在180-200°C水熱反應15-55分鐘合成碲化鎘量子點；該方法克服了水沸點低的缺陷，大大提高了反應溫度，縮短了碲化鎘量子點的生長時間，得到的量子點半峰寬較窄，改善了量子點的熒光性能，且提高了熒光量子產率；同時，相比有機相合成法，該水熱反應的反應條件溫和且易控制，通過反應時間及溫度的調整來控制量子點的粒徑大小，得到粒徑大小不同的碲化鎘量子點，從而獲得具有不同熒光發射性能的量子點。
[0024]本發明選用的原料和溶劑來源廣泛、成本低廉、對環境友好;反應條件溫和，容易控制，反應時間大大減小;得到的碲化鎘量子點水溶性好、熒光量子產率較高;該方法簡便、快捷，同時可以進行大規模的制備，為合成高質量碲化鎘量子點提供了一個經濟、快捷的新途徑。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發明方法在不同合成時間下制備碲化鎘量子點的吸收和熒光發射圖譜。
[0026]圖2為本發明方法在不同合成時間下制備碲化鎘量子點的透射電鏡照片。
【具體實施方式】
[0027]為進一步說明各實施例，本發明提供有附圖。這些附圖為本發明揭露內容的一部分，其主要用以說明實施例，并可配合說明書的相關描述來解釋實施例的運作原理。配合參考這些內容，本領域普通技術人員應能理解其他可能的實施方式以及本發明的優點。圖中的組件并未按比例繪制，而類似的組件符號通常用來表示類似的組件。
[0028]本發明提供了一種碲化鎘量子點的制備方法，包括如下步驟:A)將碲單質、硼氫化物和水在無氧條件下混合，進行反應，得到碲前體溶液;B)將巰基化合物、可溶性鎘鹽、水和堿性介質混合，反應得到鎘前體溶液;C)在無氧環境及攪拌條件下，將步驟A)所得的碲前體溶液與步驟B)所得的鎘前體溶液混合，進行反應，得到碲化鎘前體溶液;D)將步驟C)所得的碲化鎘前體溶液加入反應爸中，進行反應，得到碲化鎘量子點。
[0029]本發明中，所述碲單質優選為碲粉，所述的硼氫化物是硼氫化鈉或硼氫化鉀的一種或幾種，優選硼氫化鈉。上述原料價格低廉且易得到，對環境友好。
[0030]本發明制備碲前體的過程中，以碲單質和硼氫化物為原料，通入惰性氣體將氧氣排盡，反應得到碲前體溶液;反應的溫度優選為60?80°C，反應時間優選為20?40分鐘。相比傳統水相合成法，本發明制備碲前體的反應溫度提升，加快了反應速度，大大縮短了反應時間，且操作簡單、安全。
[0031]本發明制備鎘前體的過程中，對所述堿性介質和水的用量沒有特殊的限制，能夠使上述制備鎘前體溶液反應的PH值在8?11即可。
[0032]本發明制備碲化鎘前體的過程中，所述反應的溫度優選為180-200°C，反應時間優選為15?55分鐘。本發明采用水熱法，將碲前體和鎘前體溶液混合在密閉的高壓釜中進行