[发明专利]一种能在水溶液中稳定分散的氧化锌量子点的制备方法

说明书

技术领域

一种能在水溶液中稳定分散的氧化锌量子点的制备方法，属于功能性纳米技术领域。

背景技术

近年来，人们用各种方法制成了半导体量子点材料，它们在光电器件方面展示出诱人的前景，比如氧化锌量子点，目前已经发展了多种氧化锌量子点的制备方法，如溶胶凝胶法 [ Hohen B G, Tomamdl G . Sol-gel processing of powder . J Mater Res, 1992, 7(3): 546-548]、化学气相沉积法 [Spanhel L, Andcrson M A . Semiconductor clusters in the sol-gel process: quantized aggregation, gelation, and crystal growth in concentrated zinc oxide colloids. J Am Chem Soc, 1991, 113: 2826-2833]、水热合成法 [Cheng B, Samulski E T . Hydrothermal synthesis of one-dimensional ZnO nanostructures with different aspect ratios. Chem Commun, 2004, 986-987.]、溶液沉淀法 [韩 冬, 任湘菱, 等. 纳米ZnO的制备及其光催化性能研究[J]. 感光科学与光化学, 2005, 23: 414-420; Tu Y, Zhou L, Jin YZ, Gao C, Ye ZZ, Yang YF and Wang QL. J Mater Chem 2010; 20: 1594-1959]等。

ZnO是一种宽禁带Ⅱ、Ⅵ族化合物半导体，在常温常压下的稳定相是纤锌矿结构。它是直接带隙半导体材料，室温下禁带宽度为3.37 eV。ZnO化学稳定性好，易实现掺杂，这些优点使得它成为一种很有前途的紫外光电子器件材料，极具开发和应用价值。ZnO的禁带比较宽，有高的光电导特性，因此可用来制作紫外探测[Liu Y, Goroa C R, Liang S. Ultraviolet detectors based on epitaxial ZnO films grown by MOCVD [J]. J Electron Mater, 2000, 29: 69-74]，ZnO在太阳光或紫外光的作用下还能够催化氧化有机物，使其降解，这在污水处理中有重要的应用价值。

ZnO量子点的制备作为ZnO材料研究的前沿课题将越来越受到人们的重视。以树形高分子为模板，合成纳米氧化锌，研究其在高分子聚合物中的溶解性是一个新的研究课题。2007年王华，司宝财等在电子元件与材料发表了以树形高分子为模板合成氧化锌，是以聚酰胺-胺(PAMAM)树形高分子为模板,于500℃焙烧合成了形状不同的氧化锌，研究了高分子模板和溶剂对氧化锌晶粒形状的影响[王 华，司宝财, 等. 以树形高分子为模板合成氧化锌[J]. 电子元件与材料, 2007, 26(12): 59-61]。树形分子是一种新型高分子化合物，聚酰胺胺（PAMAM）树形分子结构固定整规，由中心向外对称发散并高度支化。高代数的PAMAM树形分子具有三维对称的球形结构，分子内存在可容纳纳米粒子的空腔，分子外面携带大量活性的官能团，可以束缚纳米粒子，即增加纳米粒子的溶解性，充分发挥其模板作用，从而可望用于制备颗粒尺寸均匀的纳米粒子[刘春莲, 林 深, 张晓凤, 等. 以PAMAM树形分子为模板剂纳米氧化锌的制备及其光催化性能研究[J]. 功能材料, 2007, 4（38）: 672-675]，并能研究纳米氧化锌在高分子溶剂中的溶解性，从而使ZnO量子点得到更广泛的应用。

通过查阅中国知网及，国内外对于水溶性氧化锌量子点研究，尤其以环境友好、无毒的PAMAM为配体制备水溶性氧化锌量子点的研究，目前尚查不到。

 

发明内容

本发明的目的在于利用分子内含有丰富的叔胺和酰胺基团的半代树状大分子PAMAM为配体，该配体能与不溶于水的ZnO量子点发生配位反应，得到PAMAM修饰的水溶性ZnO量子点。本发明是通过以下步骤实现的：

1.   溶液法制备氧化锌量子点溶液