[发明专利]在液体石蜡中“一锅法”制备油溶性半导体纳米晶的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体纳米晶制备技术领域，具体涉及一种在液体石蜡中制备油溶 性半导体纳米晶的方法，特别是涉及一种事先将反应物加入到液体石蜡中通过简单 的加热制备高质量的油溶性半导体纳米晶的方法。

背景技术

半导体纳米晶由于具有量子尺寸效应而被广泛的应用于光电器件、光子晶体、 太阳能电池以及荧光标记等应用领域。随着人们对半导体纳米晶的需求日益增加， 越来越多的合成方法被开发出来，其中最行之有效的方法就是有机金属法及其衍生 方法。这种方法主要采用了高温条件下向体系中瞬间注射前躯体溶液的操作技术， 有效的将纳米晶的成核与生长分离开来，从而制备出尺寸均一的半导体纳米晶。但 是很显然，由于注射前躯体溶液时体系温度较高，每次注射过程不可能完全相同， 这就导致这种合成方法操作复杂、重复性差，并且具有一定的危险性。同时，早期 的有机金属法主要选用具有一定配位能力的有机膦液体作为反应溶剂，这种溶剂不 但价格昂贵而且对环境损害较大。随着人们不断地研究，十八烯这种非配位溶剂被 开发出来用于合成油溶性半导体纳米晶，这一改进虽然减小了实验原料对于环境的 破坏，但却未能有效的降低试验成本，因此并不适用于纳米晶的工业化生产。于是 发展简便、高效、环保、试验成本低、可工业化生产的合成方法就成为了当今人们 研究的热点。

基于以上原因，我们选用价格便宜且环境友好的液体石蜡作为反应溶剂，将反 应物事先加入到液体石蜡中然后通过简单的加热方法合成油溶性半导体纳米晶。其 中，液体石蜡能通过石油工业大量获取，此方法将推动工业量级的纳米晶制备。

发明内容

本发明的目的就是提供一种简单廉价的制备油溶性半导体纳米晶的方法，即事 先将反应物加入到液体石蜡中通过加热制备油溶性半导体纳米晶。

本发明选用液体石蜡作为反应溶剂，由于液体石蜡价格便宜且绿色环保，因此 这种方法有效的降低了试验成本并且不会对环境造成破坏，很适合于纳米晶的工业 化生产。

本发明采用“一锅法”合成油溶性半导体纳米晶，在合成的过程中不需要进行注 射前躯体的实验步骤，因此实验操作简便，危险性小，并且具有良好的实验重复性。 具体来说，本发明的步骤如下：

将金属源(锌源、镉源、锌源和镉源的混合物、锌源和铜源的混合物或锌源和 锰源的混合物)、硒源(Se粉或Se脲)或硫源(S粉)、脂肪族羧酸配体加入到10～ 15ml的液体石蜡中，金属源的浓度为1.7×10^-2～1.3×10^-1mol/L，金属源、Se源 或S源、脂肪族羧酸配体的摩尔比为1∶0.25～0.75∶2；反应体系在真空条件下 加热到120℃将金属源溶解，得到无色透明溶液；然后再在N₂气保护下以4.5～14.5 ℃/min的升温速度将溶液由120℃升温到240～300℃，并在选定生长温度下生 长0～5小时，即得到不同尺寸、不同形貌的油溶性半导体纳米晶。

本发明所述方法可用于制备ZnSe、CdSe、ZnS、CdS、Zn_xCd_1-xSe、Cd_xZn_1-xS、 ZnSe:Cu、ZnSe:Mn等各种半导体纳米晶。

上述实验方法所用原料为锌源、镉源、铜源、锰源、硒源、硫源、脂肪族羧酸 配体、液体石蜡。锌源可以是Zn(Ac)₂·2H₂O、ZnO等；镉源可以是Cd(Ac)₂·2H₂O、 CdO等；铜源可以是Cu(Ac)₂·2H₂O、CuCl₂等；锰源可以是Mn(Ac)₂·2H₂O、MnCl₂等；硒源可以是Se粉、Se脲等；硫源可以是S粉；脂肪族羧酸配体可以是油酸、 硬脂酸、月桂酸等。

附图说明

图1(a)：本发明制备的油溶性ZnSe纳米晶的透射电镜照片，Zn(Ac)₂·2H₂O质 量为0.044g，Zn(Ac)₂·2H₂O、Se粉、油酸的摩尔比为1∶0.5∶2，反应以4.5℃/min 的升温速度由120℃升温到300℃并在300℃反应5小时；