[发明专利]碲化锌包覆Cu掺杂ZnSe量子点的水相制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碲化锌包覆的Cu掺杂ZnSe量子点的水相制备方法，属于复合纳米微晶材料技术领域。

背景技术

ZnSe是一种重要的直接带隙Ⅱ-Ⅵ族半导体发光材料，为闪锌矿结构，属面心立方晶体，有较宽的带隙（2.8eV）和较大的结合能（21meV），在室温下禁带宽度直接跃迁发光波长在蓝紫光范围内。对波长范围为0.5-22μm的光具有良好透射性能，基本覆盖可见-红外波段范围，并且材料毒性低，适用于光电器件，生物探测，标记和成像等领域。

要想实现ZnSe在光电和生物领域内的广泛应用，必须获得量子产率高并且发光稳定的ZnSe材料，掺杂和包覆是一种有效的手段。经过掺杂和表面包覆的ZnSe纳米晶体有着更好的发光效率和更长的寿命。通过有效的掺杂能够改变原材料的能带，引入杂质能级，进而改变材料的荧光特性，调节其荧光发射光谱，提高荧光效率。而包覆则可以钝化材料表面，减少材料表面的悬浮键和缺陷，将光生激子限制在包覆层内，减少非辐射中心的形成，这样可以大大提高材料的荧光强度和稳定性。

水相合成表面包覆的Cu掺杂纳米材料的常见工艺是在分散剂的作用下，让Zn源、Se源和一定量的Cu源在碱性环境下反应生成ZnSe:Cu溶液，然后向生成的ZnSe:Cu溶液中加入包覆材料的前驱液，形成包覆层。与传统的油相制备工艺相比，水相工艺操作简单、容易控制、反应温度低，得到的样品溶于水，生物兼容性好。

发明内容

本发明的目的在于提拱一种制备荧光强度高、发光稳定、毒性低的ZnTe包覆的Cu掺杂ZnSe量子点的方法。

本发明为一种ZnTe包覆的Cu掺杂ZnSe量子点的水相制备方法，实验采用生长掺杂的方式，将掺杂质Cu2+加在锌源中。其特征在于具有以下的制备过程和步骤：

a.       50ml梨形瓶中，通入氩气约30min后，依次加入0.8mmolNaBH₄, 0.2mmol硒粉(Se)和3ml去离子水；然后将梨形瓶置于冰浴中（0℃）、在氩气保护下反应1小时，待黑色硒粉全部消失，生成无色透明澄清溶液Ⅰ，即NaHSe溶液；化学反应方程式为：

         4NaBH₄ + 2Se +7H₂O —— 2NaHSe + Na₂B₄O₇ + 14H₂↑

b.      250ml三口烧瓶中，依次加入0.8mmol硝酸锌、0.01mmol乙酸铜、100ml去离子水和200ul 3-巯基乙酸，通入氩气去除溶液中的氧气，然后用1M NaOH调节PH至11.3，将三颈烧瓶置于90℃油浴中加热1小时，得到无色透明澄清溶液Ⅱ，即Zn(NO₃)₂(Cu)溶液；

c.       用注射器将溶液Ⅰ迅速注入到溶液Ⅱ中，继续通以氩气并保持100℃油浴，反应1小时候后得到无色澄清透明的ZnSe:Cu量子点溶液；化学反应方程式为：

Zn(NO₃)₂(Cu) + NaHSe —— ZnSe(CuSe)+NaNO₃ + HNO₃

d.      50ml梨形瓶中，通入氩气约30min后，依次加入0.2mmolNaBH₄, 0.05mmol碲粉(Te)和3ml去离子水；然后将梨形瓶置于冰浴中（0℃）、在氩气保护下反应1小时，待黑色碲粉全部消失，生成无色透明澄清溶液Ⅲ，即NaHTe溶液；化学反应方程式为：

4NaBH₄ + 2Te +7H₂O —— 2NaHTe + Na₂B₄O₇ + 14H₂↑

e.       用注射器将溶液Ⅲ迅速注入到ZnSe:Cu溶液中，继续通以氩气并保持100℃油浴，反应1小时候后即可得到无色澄清透明的ZnSe:Cu/ZnTe溶液；化学反应方程式为：

Zn(NO₃)₂ + NaHTe —— ZnTe + NaNO₃ + HNO₃