[发明专利]可溶于水及有机溶剂的CdTe纳米颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体纳米材料制备技术领域，涉及一种可溶于水及有机溶剂的CdTe半导体纳米颗粒的制备方法，是通过简单的表面修饰及pH值调节，使其能够溶解于水溶液与有机溶剂。

背景技术

半导体纳米颗粒由于其独特的量子尺寸效应与量子限域效应，CdTe纳米颗粒由于具有较小的禁带宽度，随尺寸变化其发射光谱几乎可以覆盖整个可见光区，已被广泛应用于光电子学、发光二极管、太阳能电池、生物探针等领域。目前，CdTe纳米颗粒的合成主要以水溶液合成与金属有机合成路径为主。但是，两种方法各有优缺点，如文献“Thiol-Capping of CdTe Nanocrystals：An Alternative to Organometallic Synthetic Routes”，Nikolai Gaponik，Dmitri V.Talapin，Andrey L.Rogach et al.J.Phys.Chem.B，2002，106，7177-7185，系统阐述了两种合成路径的优缺点：金属有机制备方法在高温下进行，能够得到晶型较好，尺寸分布窄，且荧光量子效率高的纳米晶。但是产物在空气中的不稳定性限制了它们的潜在应用；而水相合成方法简单、价格便宜，绿色环保，可大批量生产，且能够合成出比有机方法颗粒更小的纳米晶。

最重要的是，不同合成方法所得到的CdTe纳米晶表面带有不同极性的基团，使其只能在相应的溶剂中存在，限制了更广泛的应用。通过表面修饰，增加或改变其表面的基团，可以改变纳米颗粒表面的极性，使水溶性的纳米晶溶解于有机溶剂中；同样的方法可以使油溶性的纳米晶溶解于水溶液中。

现今，上述修饰方法是利用巯基化合物能够共价配位于纳米晶表面来实现的。将带有长链的巯基化合物修饰于CdTe表面，使水溶性的纳米晶溶解于有机相中(见“Efficient Phase Transfer of Luminescent Thiol-Capped Nanocrystals：From Water to Nonpolar Organic Solvents”.Nikolai Gaponik，Dmitri V.Talapin，Andrey L.Rogach，et al.Nano Lett.，2(8)，803-806)。同样，含有亲水性基团(如羧基、氨基等)的巯基化合物，也能够修饰于纳米晶表面，使亲油性的基团溶解于水溶液中。此外，季铵盐由于具有较强的静电吸引能力，也常被用于修饰于纳米晶表面，使水溶液中的纳米晶达到有机相溶解的目的。

发明内容：

本发明以水溶液合成方法，合成出水溶性的CdTe纳米颗粒，以十六烷基胺为表面修饰剂，能够将水溶性的CdTe纳米晶达到溶解于有机相的目的。同时，通过调节水溶液的pH值，能够将有机相中的CdTe纳米晶重新转移回水相，从而重新达到水溶性目的。此方法只需简单的操作，便能够任意调节CdTe纳米晶表面基团的极性，达到水溶液溶解与有机溶剂溶解的目的，拓宽了CdTe纳米晶在各领域的应用范围。

本发明包括以下步骤：1、制备水溶性的CdTe半导体纳米晶；2、长链烷基胺表面修饰使其能够溶解于有机溶剂；3、将溶解于有机溶剂中的CdTe纳米晶重新溶解于水溶液中。

本发明提供了一种可溶于水及有机溶剂的CdTe纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将镉盐与巯基羧酸的混合水溶液，用NaOH调节pH至11.2-11.8，在N₂保护下将碲源H₂Te通入溶液，得到前驱体溶液，其中镉盐浓度为2×10^-2mol/L，镉盐、碲源、巯基羧酸的摩尔比为1∶0.5∶2.4，前驱体溶液在100℃下回流15min-24h，得到CdTe纳米晶溶液；

(2)将上述CdTe纳米晶水溶液用NaOH调节pH至5-10，与溶解有表面修饰剂的有机溶剂混合，表面修饰剂浓度为0.008-0.032mol/L，混合溶液搅拌后，在有机溶剂中得到溶解于有机溶剂的CdTe纳米晶；

(3)用NaOH调节步骤(2)中混合溶液中的水溶液pH值至11-14，搅拌后CdTe纳米颗粒重新溶解于水溶液中。

镉盐为CdCl₂，巯基羧酸为巯基乙酸。

所用的表面修饰剂为十六烷基胺，有机溶剂为氯仿，甲苯。表面修饰剂浓度为0.016mol/L-0.032mol/L，上述CdTe纳米晶水溶液用NaOH调节pH为5-8。

步骤(3)用NaOH调节中混合溶液中的水溶液pH值至12-14。