[发明专利]一种硒化铅纳米晶体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于溶剂合成化学和纳米半导体材料制备工艺技术领域，涉及一种硒化铅纳米晶体的制备成方法。

背景技术

硒化铅作为一种重要的半导体材料引起了人们广泛关注。它是典型的Ⅳ～Ⅵ族具有立方氯化钠型结构的直接带隙半导体，禁带宽度很小，光谱吸收位于中红外至可见光区内，具有显著的红外电导性质。由于禁带宽度窄，硒化铅可用于生产光检波器、光电阻器、光发射器。在保持其它光学性质不变的情况下，采用硒化铅纳米晶体(也被称作量子点)能可控地调节禁带宽度，从而更好地满足各种器件的需求。目前，硒化铅纳米晶体被认为在光电子学、生物物理学、荧光显微镜学等领域中有重要的应用前景。

目前已经有很多种制备硒化铅纳米晶体的方法。包括水热法，微波法，超声化学法，光化学法，辐射化学法等。但是以上所要求的方法制备条件严格，操作繁琐，时间持续长，成本高，或是制备效果不令人满意。溶剂热法是目前最常用于制备硒化铅纳米晶体的一种方法，其制备时间短，制备效果好。在2001年，Murray等人(IBM J.Res.Dev.2001，45，47-55.)第一次报道了用溶剂法合成了硒化铅纳米晶体，此后很多人用该方法合成了各种不同大小和形状的硒化铅纳米晶体。但是该方法的缺点是：(1)，合成过程中要用到不同的溶剂如油酸，十八稀和三辛基膦。(2)，溶剂价格贵且对环境污染严重。(3)，操作过程相对繁琐。

中国发明专利申请200810069242.0公开了一种硒化物和碲化物纳米晶体材料的制备方法，可用于制备硒化铅。该方法是：用熔融的复合碱金属氢氧化物取代现有的水热/溶剂热合成方法中的水或有机溶剂，在常压和100-300℃下通过化学反应合成。

中国发明专利200510119122.3提供一种水相硒化铅纳米材料的制备方法。该方法采用醋酸铅和硒脲分别为铅源和硒源，以疏基乙酸、疏基丙酸、半胱氨酸、硫甘油、疏基乙醇等为包覆剂，通过在60℃～180℃条件下反应15分钟～90分钟，得到一种水相硒化铅纳米材料。

发明内容

本发明提供一种用溶剂热法简单合成硒化铅纳米晶体的方法。

本发明制备硒化铅纳米晶体的制备方法是：

a、将硒粉放入容器内，驱除容器内的空气并充入惰性气体，按每毫克硒粉加入0.03125～0.125毫升的比例缓慢加入长链沸点为180℃以上的烷基胺，经充分搅拌后将硒粉胺混合液加热到185℃～220℃，使混合液由黑色悬浊液慢慢变为透明的液体，再进行保温，使硒粉与胺充分作用形成澄清溶液；

b、在另一容器中按每克氯化铅加入2.248～18.000毫升的比例缓慢加入长链沸点为180℃以上的烷基胺，经充分搅拌，并抽真空(真空度达0.07MPa～0.1MPa)，再将氯化铅胺混合液加热到150℃～160℃后，再在容器内通入惰性气体后继续升温到190℃～240℃后进行保温，以充分除去胺溶液中可能存在的水分和其它低沸点杂质，促进氯化铅在胺中充分溶解；

c、按氯化铅与硒物质的量之比为10∶1～1∶2将硒粉混合液注入到氯化铅混合液中，经反应后快速冷却到室温，加入10mL氯仿。随后在反应体系内按反应溶液体积的2倍加入乙醇，使硒化铅纳米晶体颗粒沉淀析出，经固液分离后进行干燥处理，得到硒化铅纳米晶体颗粒。

本发明制备硒化铅纳米晶体的方法中所用的长链沸点为180℃以上的烷基胺是指油胺或十六胺或十八胺或十二胺或1，6己二胺等，固态胺在具体使用中可先行将胺加热，使其成为液态。

本发明制备硒化铅纳米晶体的方法中应除尽反应物中的空气，所用试剂含水量不高于总质量的0.05％，试验表明这样的条件下可以得到的形貌和大小均匀的硒化铅纳米晶体。

本发明制备硒化铅纳米晶体的过程中，当各相应溶液温度达到要求后，应确保反应温度的变化幅度应小于±1℃。试验表明这样可以得到粒径均匀的纳米晶体。实验表明温度变化幅度大于±1℃，会导致粒径分布范围增大。

本发明在制备硒化铅纳米晶体时，所述的反应物料比可以不同，但应确保氯化铅溶液浓度不应大于2.25克/毫升。如果浓度大于这个数值，其结果是部分氯化铅会析出并附着在容器壁上，导致实际物料比不符合理论值而影响反应的进行。

本发明在制备硒化铅纳米晶体的过程中，对硒化铅纳米晶体颗粒进行干燥处理时采用真空干燥箱，真空干燥箱的温度为30℃～80℃。试验表明，当干燥箱温度低于30℃，硒化铅被干燥的时间相对比较长，而高于80℃会导致硒化铅纳米晶被氧化。