[发明专利]一种硫化镉半导体纳米粒子的化学制备方法

说明书

技术领域：本发明属于溶液化学方法合成技术，特别是涉及一种采用化学方法制备硫化镉半导体纳米粒子技术。

背景技术：由于硫化镉半导体纳米粒子的量子尺寸效应、小尺寸效应及表面效应，使得有关硫化镉半导体纳米材料的研究在世界范围内引起了广泛重视。目前硫化镉半导体纳米粒子已经在制备有机/无机纳米杂化发光器件、光电池及纳米生物传感器等方面展示了很好的应用前景。

根据硫化镉半导体纳米粒子所处的不同化学环境，其制备方法可以分为非极性有机相、极性有机相或水相、两相反应等类型。第一种方法采用二甲基镉、氧化镉、硫粉、硒粉等为基本原料，在耐高温表面活性剂有机膦、有机酸或有机胺等的作用下，于较高温度条件下进行化学反应，在有机相中得到硫化镉半导体纳米粒子。该方法的主要优点是所得到硫化镉半导体纳米粒子的晶体结构较完整，产物发光效率较高，存在缺点是反应温度高，需要无氧无水等较为苛刻的反应条件。第二种方法采用二价镉盐、硫化钠、硫脲等为反应原料，以N，N-二甲基甲酰胺、水等为反应介质，在硫醇或胺类表面活性剂存在下，在较为缓和的反应条件下，在极性有机相或水相中合成硫化镉半导体纳米粒子。该方法的主要优点是采用极性溶剂为反应介质，从而使所得到的硫化镉半导体纳米粒子可以较容易地同许多生物大分子进行杂化，这一点在制备纳米生物传感器方面具有潜在的应用前景，主要问题是产物的晶体结构存在较多缺陷，发光效率较低。第三种方法采用特殊的反应前驱体或相转移催化剂，选用极性与非极性的溶剂组合，通过两相方法或界面化学反应在有机相中制备硫化镉半导体纳米粒子，存在的主要问题是需要耗费大量相转移催化剂，从而增加了原材料成本。

发明内容：

发明目的：本发明提供一种硫化镉半导体纳米粒子的化学制备方法，其目的是解决现有的制备方法在反应难于控制、需要制备结构复杂的反应前驱体、高沸点的有机溶剂作为反应介质、高制备成本等方面存在的问题。

技术方案：

一种硫化镉半导体纳米粒子的化学制备方法，其特征在于：以带有二价镉离子的无机盐和硫脲作为起始反应物，油酸钠或亚油酸钠作为表面活性剂，甲醇、乙醇、乙二醇为反应介质，按照以下步骤，得到硫化镉半导体纳米粒子：

将起始反应物、表面活性剂、反应介质混合，控制反应温度在60-80℃范围内，在电磁搅拌条件下，恒定温度反应时间为1-5小时，将上述反应得到的初产物进行离心分离，用丙酮和去离子水洗涤沉淀物2-3次，然后在40℃条件下，将沉淀物真空烘干12小时，即可得到硫化镉半导体纳米粒子的粉体材料；

其中带有二价镉离子的无机盐与表面活性剂的摩尔比为10∶1-1∶10，硫脲与表面活性剂的摩尔比为10∶1-1∶10，反应介质溶液的浓度范围在10～50mmol/L之间。

所述带有二价镉离子的无机盐选择乙酸镉、氯化镉或高氯酸镉。

所述带有二价镉离子的无机盐优选乙酸镉。

所述表面活性剂优选油酸钠。

所述反应介质优选乙醇。

优点及效果：本发明采用乙酸镉，硫脲为起始反应物，油酸钠为表面活性剂，通过控制反应温度和反应时间，制备得到了硫化镉半导体纳米粒子。近些年的研究表明：油酸分子(或油酸根离子)对半导体及金属纳米粒子的表面具有较好的修饰作用。油酸钠是一种常见的工业表面活性剂，价廉易得，来源丰富。因此在本发明中，我们选用油酸钠作为反应过程的表面活性剂。

本发明寻找到了一种硫化镉半导体纳米粒子的化学制备方法。通过选用乙酸镉、硫脲、油酸钠等基本化工原料作为反应物，在不同的反应温度、反应时间和反应物浓度条件下，通过采用价廉易得的基本化工原料，制备得到了硫化镉半导体纳米粒子。本发明提供了一种制备硫化镉半导体纳米粒子的简易方法，这对于硫化镉半导体纳米粒子的进一步应用具有重要意义。

附图说明：

图1为本发明硫化镉半导体纳米粒子在甲苯中的紫外-可见吸收光谱检测依据示意图；

图2为本发明硫化镉半导体纳米粒子在甲苯中的荧光光谱检测依据示意图；

图3为本发明硫化镉半导体纳米粒子的X-射线衍射示意图。

具体实施方式：

本发明提供一种硫化镉半导体纳米粒子的化学制备方法，以带有二价镉离子的无机盐和硫脲作为起始反应物，其中带有二价镉离子的无机盐选择乙酸镉、氯化镉或高氯酸镉，优选乙酸镉；以油酸钠或亚油酸钠作为表面活性剂，优选油酸钠；甲醇、乙醇、乙二醇为反应介质，优选乙醇；按照以下步骤，得到硫化镉半导体纳米粒子：