[发明专利]一种液相制备掺杂铕的硫化铅量子点的方法

说明书

本发明公开了一种液相制备掺杂铕的硫化铅量子点的方法，其采用装置简单且易操作的溶剂热法，以十八烯作为表面活性剂，油酸为稳定剂，以氧化铕为铕源，硫代乙酰胺及氧化铅分别作为硫源与铅源，来合成掺铕浓度分别为2％、4％、6％的硫化铅量子点。具体包括步骤：1)油浴加热条件下制备含铕的铅前驱体；2)向铅前驱体中投入硫源；3)反应物充分反应后冷却；4)多次离心洗涤后干燥获得产物；5)改变步骤1)中铕和铅的摩尔比，重复步骤2‑4，获得不同掺杂浓度的掺铕的PbS量子点。本发明选择铕作为掺杂对象制备掺杂的PbS量子点，可以获得硫化铅宽带隙量子点以增加其对太阳光光谱吸收的波段宽度。

技术领域

本发明涉及一种硫化铅量子点，属于纳米晶体技术领域，特别是涉及一种液相制备掺杂铕的硫化铅宽带隙量子点的方法。

背景技术

随着现代科学技术的进步和发展，纳米技术逐渐成为科学研究中应用最广泛、前景最广阔的技术。在短短二十年的时间里，纳米技术在电子、医学、生物和材料等领域取得了重要的地位，并导致了纳米医学、纳米生物学和纳米材料等跨学科领域的发展，这些跨学科领域的不断发展也促进了纳米技术本身的发展。

硫化铅(PbS)是一种广泛应用于许多技术的半导体材料，如可调谐近红外探测器、生物标记、量子点(QD)太阳能电池等。硫化铅具有较大的激子玻尔半径(18nm)和可调节的窄带隙(0.41eV)，是近年来光电材料领域研究的热点之一。PbS量子点具有良好的光电导性质、较大的介电常数、较宽的吸收谱以及高吸收系数等优点，这些特性都将促使硫化铅量子点在各种光电器件等方面具有极广阔的应用。例如：PbS量子点太阳能电池的理论转换效率上限可达44％，远高于目前硅基太阳能电池(33％)。

因此，以多种方式合成PbS量子点并研究其相应性质具有重要意义。

近年来，国内外对PbS纳米晶体的研究主要集中在合成方法、形貌和光学性能等方面。然而，关于PbS量子点带隙调制的研究报道相对较少。

发明内容

本发明的目的是提供一种液相制备掺杂铕的硫化铅量子点的方法，通过调节掺杂铕的浓度和比例，可以获得变化带隙的掺杂PbS量子点。

本发明采用装置简单且易操作的溶剂热法，以十八烯作为表面活性剂，油酸为稳定剂，以氧化铕为铕源，硫代乙酰胺及氧化铅分别作为硫源与铅源，来合成掺铕浓度分别为2％、4％、6％的硫化铅量子点。

经过技术测定，掺杂了铕离子之后，PbS量子点的晶格常数均会变小，颗粒尺寸会随着它们掺杂浓度的增大而减小。

在光学性能上，随着PbS量子点掺铕浓度的增加，各自的本征吸收边依次产生了蓝移，意味着它们的光学带隙在依次增大。

根据Tauc公式，我们算得纯PbS及掺杂铕的浓度为2％、4％、6％的PbS量子点对应的光学带隙依次是2.88eV、3.08eV、3.23eV和3.46eV，表明用适量的掺杂铕元素可以增大PbS量子点的禁带宽度，使其在光学性能方面的应用如生物标识、传感器、太阳能电池等有了更多的可能性。

本说明书采用的是溶剂热法来合成掺杂的PbS量子点，主要包括以下步骤：

1)以十八烯作为表面活性剂，油酸为稳定剂，以氧化铕为铕源，油浴加热条件下制备含铕的铅前驱体；

2)向铅前驱体中投入硫源；

3)反应物充分反应后冷却；

4)多次离心洗涤后干燥获得产物；

5)改变步骤1)中铕和铅的摩尔比，重复步骤2)-4)，获得不同掺杂浓度的掺铕的PbS量子点。