[发明专利]一种AgInSe2纳米晶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米晶与纳米晶的制备方法，特别涉及一种AgInSe₂纳米晶的制备方法与对应的AgInSe₂纳米晶。

背景技术

I-III-VI₂族半导体纳米晶具有许多优异的性质，例如毒性低、光吸收系数大、带隙窄、发光波长在近红外区等性质，因此在太阳能电池、发光二极管、生物荧光标记、可见光光催化等技术领域表现出诱人的应用前景，引起了强烈的关注。作为I-III-VI₂族半导体纳米晶中重要的一员，AgInSe₂纳米晶具有1.24eV左右的禁带宽度，有利于在生物荧光标记、光催化、太阳能电池等领域的良好应用，但因缺乏有效的一般合成方法，其主要集中于块体和薄膜形态的研究。直到2006年，Vittal的研究组(Meng T.Ng,Chris B.Boothroyd,Jagadese J.Vittal,J.Am.Chem.Soc.,2006,128:7118-7119.)通过在油胺和十二硫醇的混合溶剂中热分解预先制备的单元前驱物的方法，制备了质量较好的AgInSe₂纳米晶。此后，一些其他方法也陆续被发现以用于AgInSe₂纳米晶的合成(如(a)Dingsheng Wang,Wen Zheng,ChenhuiHao,Qing Peng,Yadong Li,Chem.Commun.,2008,2556–2558；(b)Tianyu Bai,Chunguang Li,Feifei Li,Lan Zhao,Zhaorui Wang,He Huang,Cailing Chen,Yu Han,Zhan Shi,Shouhua Feng,Nanoscale,2014,6,6782–6789；(c)Li Wang,Pengzhan Ying,Yuan Deng,Hong Zhou,Zhengliang Du,Jiaolin Cui,RSC Adv.,2014,4,33897–33904所报道)，但以上合成方法仍有许多不足之处，首先，这些合成方法都比较繁琐，且不环保，使用的多为有毒溶剂(如油胺、三正辛基膦等)，其次这些合成方法多需要制备复杂的单前驱物，操作过程复杂，此外，这些合成方法制备得到的纳米晶均为油溶性纳米晶，只能分散在非极性的有机溶剂，如正己烷、甲苯等溶剂之中，而当纳米晶应用于生物荧光标记、光催化降解染料或光催化制氢等领域时，能够分散在水相中的纳米晶显然是更好的选择，即希望所使用的纳米晶具有水溶性。

发明内容

基于现有技术的缺陷，本发明希望通过一种过程简单、操作简便的制备方法制备得到水溶性的AgInSe₂纳米晶。

本发明首先公开了一种AgInSe₂纳米晶的制备方法，包括以下步骤：

1)前驱体溶液的制备

将作为原料的硝酸银、氯化铟和/或四水合氯化铟、二氧化硒、聚乙烯吡咯烷酮及二甲基甲酰胺混合并搅拌均匀，即得到前驱体溶液；

2)纳米晶的化合

将按步骤1)得到的前驱体溶液放入高压釜中，在160～220℃下恒温反应3～20小时后将反应后的溶液离心并收集固体，将所得固体使用溶剂洗涤、烘干，即得到AgInSe₂纳米晶。

在上述制备方法中，硝酸银、氯化铟和/或四水合氯化铟、二氧化硒分别为产物AgInSe₂纳米晶中Ag元素、In元素和Se元素的来源，其物质的量的比例可在满足化合后形成化学式为AgInSe₂的产物、同时Se元素适当过量的前提下选择性调整，如物质的量为Ag:In:Se＝1:1:(2～8)；作为保护剂使用的聚乙烯吡咯烷酮一方面可以与Ag离子、In离子等相互作用以控制反应的进行，使产物为不含有Ag₂Se、AgIn₅Se₈等杂质的形态规整的纯净的AgInSe₂纳米晶；另一方面，其为水溶性的高分子，在纳米晶的化合中其可以通过化学作用吸附在纳米晶表面，使纳米晶分散在水中；作为溶剂使用的二甲基甲酰胺的用量可在充分溶解的前提下选择性调整；步骤2)中所述的离心，其参数可在尽量多的沉淀出固体的前提下选择性调整，用来洗涤固体的溶剂可以选择水和乙醇。