專利名稱：一種基于相轉移技術制備硫化物量子點的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及采用相轉移技術制備硫化物量子點的方法，屬于量子點技術領域。
背景技術：
半導體量子點材料由于其量子限域效應，電子與空穴被量子限域，當量子點尺寸小于波爾半徑時，量子點的能級分布將由連續(xù)能級轉變成分立能級，受激后可以發(fā)射特殊波長的光。量子點的發(fā)光性能可以通過改變顆粒尺寸以及 化學成分來調節(jié)。正是由于量子點優(yōu)良的發(fā)光性能，使其在生物化學、分子生物學等領域有著廣泛的應用前景。金屬硫化物量子點是目前研究的熱點之一。在生物熒光標定、太陽能電池、光探測器等方面有著重要的應用前景。目前金屬硫化物量子點的制備方法主要有以下幾種(I)通過采用各種有機官能團作為配體，在高溫下的有機溶劑中制備金屬硫化物量子點。該方法制備得到的量子點具有晶體質量高、分散性好、尺寸分布窄等優(yōu)點。然而該方法通常要用到三辛基氧化磷、三辛基磷、十八胺、油胺等非環(huán)境友好型溶劑，且通常要求在無水無氧條件下進行，同時制備過程步驟較多，且離心分離過程也較為繁瑣，對實驗過程中的反應溫度及時間需精確控制。
(2)通過采用水溶液或有機溶劑在反應釜里高溫下制備量子點。該方法通常反應時間較長、而且難以控制量子點尺寸，且分散性及重復性不好。(3)在水溶液中加熱直接合成量子點，該方法操作簡單，但晶體結晶度較差且尺寸較難控制。目前的制備金屬硫化物量子點的方法都需要較高的溫度，且制備、離心分離過程中大量使用各種有機溶劑，同時產率較低。因此，尋找一種簡單、低能耗、環(huán)境友好且能大規(guī)模制備硫化物量子點的方法顯得極為重要。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了提出一種基于相轉移技術制備硫化物量子點的方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。本發(fā)明的一種基于相轉移技術制備硫化物量子點的方法，該方法在室溫下進行無需加熱、且無需真空及惰性氣體保護，具體步驟為I)將金屬鹽A溶解于去離子水中形成溶液B ；2)將相轉移催化劑C溶解于溶劑D中形成溶液E ； 3)將溶液E與溶液B混合形成溶液F，并攪拌l-60min ；4)然后再向溶液F中加入有機溶劑G，并繼續(xù)攪拌l_60min后靜置，待溶液分層后，取出含金屬離子的有機相層，得到溶液H ;5)將含硫試劑I和相轉移催化劑C溶解于去離子水中形成溶液J ；6)然后再向溶液J中加入有機溶劑G，并繼續(xù)攪拌l_60min后靜置，待溶液分層后，取出含硫離子的有機相層，得到溶液K ;7)將溶液H和溶液K混合并攪拌l-60min，等到含金屬硫化物量子點溶液L，離心清晰并分離后得到最后產物金屬硫化物(MS)量子點。上述步驟I)中金屬鹽A為以下物質中的一種AgN03、FeCl2、FeCl3、CdCl2、PbCl2、CuCl2、CuCl、ZnCl2、SnCl2、SnCl4、GaCl3、InCl3、AlCl3、CoCl2、NiCl2、MnCl2、Fe (NO3) 2、Fe (NO3) 3、Cd (NO3) 2 > Pb (NO3) 2 > Cu (NO3) 2、Zn (NO3) 2、Ga (NO3) 3、In (NO3) 3、Al (NO3) 3、Co (NO3) 2、Ni (NO3) 2、Mn (NO3) 2、Fe (SO4) 2、Fe (SO4) 3、Cd (SO4) 2、Pb (SO4) 2、Cu (SO4) 2、Zn (SO4) 2、Al (SO4) 3、Co(SO4)2'Ni (SO4)2 ；上述步驟2)或步驟5)中的相轉移催化劑C為以下物質中的一種十二烷基苯磺酸鈉、卵磷脂、聚山梨酯、脂肪酸甘油酯、油酸、月桂酸、三乙醇胺皂、二辛基琥珀酸磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷硫醇、十二胺、油胺、十八胺、正辛酸、油酸鈉、辛酸鈉、三乙醇胺、二乙醇胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯甲脂、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚氨酯；上述步驟2)中的溶劑D為以下物質中的一種甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異 丁醇；上述步驟4)或步驟6)中的有機溶劑G為以下物質中的一種正己燒、甲苯、環(huán)己烷、正辛烷、二氯甲烷、三氯甲烷、吡啶、二氯甲苯；上述步驟5)中的含硫試劑I為以下物質中的一種硫代硫酸鈉、硫氫化鈉、多硫化鈉、硫化鈉；上述步驟7)中得到的金屬硫化物(MS)量子點為以下物質中的一種硫化銀、硫化鋪、硫化銅、硫化亞銅、硫化鋒、硫化錫、硫化亞錫、硫化鉛、硫化鎮(zhèn)、硫化鉆、硫化猛、硫化嫁、硫化鋼、硫化招、硫化鐵、硫化亞鐵。上述步驟I)中金屬鹽A的濃度為0. 01mmol/L至lmol/L ；上述步驟2)中C的濃度為0. 01mmol/L至lmol/L ；上述步驟3)中溶液E與溶液B按I : 2 2 I的體積比混合；上述步驟4)中溶液F與溶液G按I : 2 2 : I的體積比混合；上述步驟5)中含硫試劑I和相轉移催化劑C的濃度都為0. Olmmol/L至lmol/L，含硫試劑I與相轉移催化劑C摩爾比為I : 2 2 I ；上述步驟6)中溶液J與溶液G按I : 2 2 : I的體積比混合；上述步驟7)中溶液H和溶液K按10 : I I : 10的體積比混合。有益效果本發(fā)明的方法在室溫下進行無需加熱、且無需真空及惰性氣體保護，簡單、環(huán)境友好且能大規(guī)模在室溫下制備硫化物量子點。
具體實施例方式實施例I將IOmmol Cd(NO3)2溶于IOOml去離子水中，形成溶液B。然后將15mmol月桂酸溶解于IOOml異丙醇中，形成溶液E。將溶液E與溶液B混合并攪拌60分鐘，形成溶液F。然后再向溶液F中加入IOOml正辛烷，并繼續(xù)攪拌60分鐘后靜置，待溶液分層后，取出含鎘離子的正辛烷有機層，得到溶液H。將IOmmol硫代硫酸鈉和20mmol三乙醇胺溶解于IOOml去離子水中形成溶液J。然后再向溶液J中加入50ml正辛烷，并繼續(xù)攪拌60分鐘后靜置，待溶液分層后，取出正辛烷有機層，得到溶液K。將溶液H和K混合并攪拌60分鐘，等到含CdS量子點溶液L，離心清晰后得到最后產物CdS量子點。實施例2 將IOmmol AgNO3溶于IOOml去離子水中，形成溶液B。然后將15mmol油酸溶解于IOOml異丙醇中，形成溶液E。將溶液E與溶液B混合并攪拌60分鐘，形成溶液F。然后再向溶液F中加入IOOml 二氯甲烷，并繼續(xù)攪拌60分鐘后靜置，待溶液分層后，取出含銀離子的二氯甲燒有機層，得到溶液H。將IOmmol硫氫化鈉和20mmol 二乙醇胺溶解于IOOml去離子水中形成溶液J。然后再向溶液J中加入IOOml 二氯甲烷，并繼續(xù)攪拌40分鐘后靜置，待溶液分層后，取出二氯甲烷有機層，得到溶液K。將溶液H和K混合并攪拌60分鐘，等到含Ag2S量子點溶液L，離心清晰后得到最后產物Ag2S量子點。實施例3將8mmol Co (NO3) 2溶于IOOml去離子水中，形成溶液B。然后將15mmol十八胺溶解于IOOml異丙醇中，形成溶液E。將溶液E與溶液B混合并攪拌60分鐘，形成溶液F。然后再向溶液F中加入IOOml甲苯，并繼續(xù)攪拌60分鐘后靜置，待溶液分層后，取出含鈷離子的甲苯有機層，得到溶液H。將IOmmol硫代硫酸鈉和20mmol三乙醇胺溶解于IOOml去離子水中形成溶液J。然后再向溶液J中加入IOOml甲苯，并繼續(xù)攪拌60分鐘后靜置，待溶液分層后，取出甲苯有機層，得到溶液K。將溶液H和K混合并攪拌50分鐘，等到含CoS量子點溶液L，離心清晰后得到最后產物CoS量子點。實施例4將8mmol Zn (SO4) 2溶于IOOml去離子水中，形成溶液B。然后將15mmol月桂酸溶解于IOOml異丙醇中，形成溶液E。將溶液E與溶液B混合并攪拌60分鐘，形成溶液F。然后再向溶液F中加入IOOml正辛烷，并繼續(xù)攪拌40分鐘后靜置，待溶液分層后，取出含鋅離子的正辛烷有機層，得到溶液H。將IOmmol多硫化鈉和20mmol 二乙醇胺溶解于80ml去離子水中形成溶液J。然后再向溶液J中加入IOOml正辛烷，并繼續(xù)攪拌60分鐘后靜置，待溶液分層后，取出正辛烷有機層，得到溶液K。將溶液H和K混合并攪拌30分鐘，等到含ZnS量子點溶液L，離心清晰后得到最后產物ZnS量子點。實施例5將IOmmol Ni(SO4)2溶于IOOml去離子水中，形成溶液B。然后將18mmol油酸解于120ml異丙醇中，形成溶液E。將溶液E與溶液B混合并攪拌60分鐘，形成溶液F。然后再向溶液F中加入IOOml 二氯甲烷，并繼續(xù)攪拌60分鐘后靜置，待溶液分層后，取出含鎳離子的二氯甲烷有機層，得到溶液H。將IOmmol硫氫化鈉和20mmol三乙醇胺溶解于IOOml去離子水中形成溶液J。然后再向溶液J中加入120ml 二氯甲烷，并繼續(xù)攪拌50分鐘后靜置，待溶液分層后，取出二氯甲烷有機層，得到溶液K。將溶液H和K混合并攪拌60分鐘，等到含NiS量子點溶液L，離心清晰后得到最后產物NiS量子點。實施例6將IOmmol Pb(NO3)2溶于IOOml去離子水中，形成溶液B。然后將15mmol十八胺溶解于IOOml異丙醇中，形成溶液E。將溶液E與溶液B混合并攪拌40分鐘，形成溶液F。然后再向溶液F中加入IOOml甲苯，并繼續(xù)攪拌60分鐘后靜置，待溶液分層后，取出含鉛離子的甲苯有機層，得到溶液H。將IOmmol硫代硫酸鈉和20mmol 二乙醇胺溶解于IOOml去離子水中形成溶液J。然后再向溶液J中加入80ml甲苯，并繼續(xù)攪拌60分鐘后靜置，待溶液分層后，取出甲苯有機層，得到溶液K。將溶液H和K混合并攪拌45分鐘，等到含PbS量子點溶液L，離心清晰后得到最后產物PbS量子點。實施例7將IOmmol SnCl2溶于IOOml去離子水中，形成溶液B。然后將15mmol月桂酸溶解于IOOml異丙醇中，形成溶液E。將溶液E與溶液B混合并攪拌60分鐘，形成溶液F。然后再向溶液F中加入IOOml正辛烷，并繼續(xù)攪拌60分鐘后靜置，待溶液分層后，取出含錫離子的正辛烷有機層，得到溶液H。將IOmmol多硫化鈉和20mmol 二乙醇胺溶解于IOOml去離子水中形成溶液J。然后再向溶液J中加入IOOml正辛烷，并繼續(xù)攪拌60分鐘后靜置，待溶液分層后，取出正辛烷有機層，得到溶液K。將溶液H和K混合并攪拌60分鐘，等到含SnS量子點溶液L，離心清晰后得到最后產物SnS量子點。 實施例8將IOmmol CuCl2溶于IOOml去離子水中，形成溶液B。然后將15mmol十八胺解于IOOml異丙醇中，形成溶液E。將溶液E與溶液B混合并攪拌60分鐘，形成溶液F。然后再向溶液F中加入IOOml甲苯，并繼續(xù)攪拌60分鐘后靜置，待溶液分層后，取出含銅離子的甲苯有機層，得到溶液H。將IOmmol硫氫化鈉和20mmol三乙醇胺溶解于IOOml去離子水中形成溶液J。然后再向溶液J中加入IOOml甲苯，并繼續(xù)攪拌60分鐘后靜置，待溶液分層后，取出甲苯有機層，得到溶液K。將溶液H和K混合并攪拌50分鐘，等到含CuS量子點溶液L，離心清晰后得到最后產物CuS量子點。實施例9將IOmmol Mn(NO3)2溶于IOOml去離子水中，形成溶液B。然后將15mmol月桂酸溶解于IOOml異丙醇中，形成溶液E。將溶液E與溶液B混合并攪拌60分鐘，形成溶液F。然后再向溶液F中加入IOOml甲苯，并繼續(xù)攪拌60分鐘后靜置，待溶液分層后，取出含錳離子的甲苯有機層，得到溶液H。將IOmmol硫代硫酸鈉和20mmol三乙醇胺溶解于IOOml去離子水中形成溶液J。然后再向溶液J中加入IOOml甲苯，并繼續(xù)攪拌60分鐘后靜置，待溶液分層后，取出甲苯有機層，得到溶液K。將溶液H和K混合并攪拌60分鐘，等到含MnS量子點溶液L，離心清晰后得到最后產物MnS量子點。實施例10將IOmmol Al (SO4) 3溶于IOOml去離子水中，形成溶液B。然后將15mmol油酸溶解于IOOml異丙醇中，形成溶液E。將溶液E與溶液B混合并攪拌60分鐘，形成溶液F。然后再向溶液F中加入IOOml正辛烷，并繼續(xù)攪拌60分鐘后靜置，待溶液分層后，取出含鋁離子的正辛烷有機層，得到溶液H。將IOmmol硫氫化鈉和20mmol 二乙醇胺溶解于IOOml去離子水中形成溶液J。然后再向溶液J中加入IOOml正辛烷，并繼續(xù)攪拌60分鐘后靜置，待溶液分層后，取出正辛烷有機層，得到溶液K。將溶液H和K混合并攪拌60分鐘，等到含Al2S3量子點溶液L，離心清晰后得到最后產物Al2S3量子點。
權利要求
1.一種基于相轉移技術制備硫化物量子點的方法，其特征在于具體步驟為 1)將金屬鹽A溶解于去離子水中形成溶液B; 2)將相轉移催化劑C溶解于溶劑D中形成溶液E； 3)將溶液E與溶液B混合形成溶液F，并攪拌l-60min； 4)然后再向溶液F中加入有機溶劑G，并繼續(xù)攪拌l-60min后靜置，待溶液分層后，取出含金屬離子的有機相層，得到溶液H ； 5)將含硫試劑I和相轉移催化劑C溶解于去離子水中形成溶液J； 6)然后再向溶液J中加入有機溶劑G，并繼續(xù)攪拌l-60min后靜置，待溶液分層后，取出含硫離子的有機相層，得到溶液K ； 7)將溶液H和溶液K混合并攪拌l-60min，等到含金屬硫化物量子點溶液L，離心清晰并分離后得到最后產物金屬硫化物量子點； 上述步驟I)中金屬鹽A為以下物質中的一種AgN03、FeCl2、FeCl3、CdCl2、PbCl2、CuCl2、CuCl、ZnCl2, SnCl2, SnCl4, GaCl3、InCl3、A1C13、CoCl2, NiCl2, MnCl2, Fe (NO3) 2、Fe (NO3) 3、Cd (NO3) 2 > Pb (NO3) 2 > Cu (NO3) 2、Zn (NO3) 2、Ga (NO3) 3、In (NO3) 3、Al (NO3) 3、Co (NO3) 2、Ni (NO3) 2、Mn (NO3) 2、Fe (SO4) 2、Fe (SO4) 3、Cd (SO4) 2、Pb (SO4) 2、Cu (SO4) 2、Zn (SO4) 2、Al (SO4) 3、Co(SO4)2'Ni (SO4)2 ； 上述步驟2)或步驟5)中的相轉移催化劑C為以下物質中的一種十二烷基苯磺酸鈉、卵磷脂、聚山梨酯、脂肪酸甘油酯、油酸、月桂酸、三乙醇胺皂、二辛基琥m酸磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷硫醇、十二胺、油胺、十八胺、正辛酸、油酸鈉、辛酸鈉、三乙醇胺、二乙醇胺、聚乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯甲脂、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、聚氨酯； 上述步驟2)中的溶劑D為以下物質中的一種甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇； 上述步驟4)或步驟6)中的有機溶劑G為以下物質中的一種正己烷、甲苯、環(huán)己烷、正辛烷、二氯甲烷、三氯甲烷、吡啶、二氯甲苯； 上述步驟5)中的含硫試劑I為以下物質中的一種硫代硫酸鈉、硫氫化鈉、多硫化鈉、硫化鈉。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種基于相轉移技術制備硫化物量子點的方法，其特征在于步驟I)中金屬鹽A的濃度為0. Olmmol/L至lmol/L。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種基于相轉移技術制備硫化物量子點的方法，其特征在于步驟2)中C的濃度為0. Olmmol/L至lmol/L。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種基于相轉移技術制備硫化物量子點的方法，其特征在于步驟3)中溶液E與溶液B按I : 2 2 : I的體積比混合。
5.根據(jù)權利要求I所述的一種基于相轉移技術制備硫化物量子點的方法，其特征在于步驟4)中溶液F與溶液G按I : 2 2 : I的體積比混合。
6.根據(jù)權利要求I所述的一種基于相轉移技術制備硫化物量子點的方法，其特征在于步驟5)中含硫試劑I和相轉移催化劑C的濃度都為0. Olmmol/L至lmol/L，含硫試劑I與相轉移催化劑C摩爾比為I : 2 2 I。
7.根據(jù)權利要求I所述的一種基于相轉移技術制備硫化物量子點的方法，其特征在于步驟6)中溶液J與溶液G按I : 2 2 : I的體積比混合。
8.根據(jù)權利要求I所述的一種基于相轉移技術制備硫化物量子點的方法，其特征在于步驟7)中溶液H和溶液K按10 : I I : 10的體積比混合。
全文摘要
本發(fā)明涉及采用相轉移技術制備硫化物量子點的方法，屬于量子點技術領域。將金屬鹽A溶解于去離子水中形成溶液B；將相轉移催化劑C溶解于溶劑D中形成溶液E；將溶液E與溶液B混合后加入有機溶劑G，攪拌，靜置，取出有機相層，得到溶液H；將含硫試劑I和相轉移催化劑C溶解于去離子水中形成溶液J；然后再向溶液J中加入有機溶劑G，攪拌，靜置，待溶液分層后，取出有機相層，得到溶液K；將溶液H和溶液K混合并攪拌，等到含金屬硫化物量子點溶液L，離心清晰并分離后得到最后產物金屬硫化物量子點。本發(fā)明的方法在室溫下進行無需加熱、且無需真空及惰性氣體保護，簡單、環(huán)境友好且能大規(guī)模在室溫下制備硫化物量子點。
文檔編號C09K11/64GK102730649SQ20121019110
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權日2011年12月12日
發(fā)明者曹傳寶, 陳卓, 陳惠惠 申請人:北京理工大學