[发明专利]一种以Sn(IV)的无机配合物诱导合成纳米晶的新方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，涉及到一种以Sn(IV)的无机配合物诱导合成形貌、尺寸、以及组装行为可控的纳米晶的新方法。本方法所用原料廉价、易得，实验操作简单。以Cu₂S，Cu_2-xSe为例，合成所得Cu₂S和Cu_2-xSe纳米晶具有大面积的一维到三维的组装结构，且其电导率等物理参数较无配合物诱导体系有很大提高。因此本发明无论在实验室研究还是工业应用方面都具很高的价值。 

背景技术

半导体纳米粒子由于其特殊的物理和化学性质, 如量子尺寸效应、 介电限域效应和表面效应等,在光电子功能器件和生物医学等方面都有着广阔的应用前景。近二十年来，在合成具有尺寸可控、形貌可控、以及成分可控的半导体纳米晶方面已经取得很多成就。随着合成技术的发展，设计和构筑具有特殊有序结构的纳米晶在基础研究和应用研究领域均引起了广泛关注，并将为新的纳米材料和纳米器件的开发提供基础。为实现有序结构的构筑，自组装等技术以其独特的优势而被广泛采用。有机物表面活性剂（如油酸、油胺等）是自组装技术中较为关键的控制因素，但是由于这些长链有机体系的绝缘特性，最终得到的材料电学特性通常较差，这也限制了其在纳米器件方面的应用。最近，Talapin小组发现一些无机配合物比如(Sn₂S₆)^4-, (Sn₂Se₆)^4-等都可以作为表面修饰剂来修饰纳米粒子并提高其稳定性，另外，通过离子交换的方法还可以实现无机表面活性剂在纳米粒子表面对有机表面活性剂修饰的有效取代。本发明的主要特点是通过无机配体对纳米粒子的表面修饰来实现对纳米粒子的形貌、尺寸和自组装行为的控制。本发明基于以上观点，首次实现无机配体诱导纳米晶生长，并且实现了对纳米晶形貌、尺寸以及自组装行为的有效调控。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单高效、低成本、重复性好且可规模合成的无机配体诱导纳米晶生长技术，并以此实现对纳米晶形貌、尺寸以及自组装行为的调控，并优化其电学特性。 

本发明采用的技术方案如下： 

    为了达到上述目的，本发明采用四价金属锡盐为无机配体的前驱体，通过与过量的烷基硫醇或硒的溶液混加热到150-240℃（在氮气环境下），反应一定时间（10-30分钟）生成Sn-X的配合物，然后以这种配合物为反应溶液，通过在其中引入需制备的纳米晶的前驱体，在一定温度条件下合成形貌和尺寸可控且具有良好组装性能的纳米晶。

其中烷基硫醇可以为十二烷基硫醇，十四烷基硫醇等，硒的溶液选自下列之一：硒的十八烯溶液，苯硒醇等。其中所需要制备的纳米晶的前驱体包括，乙酰丙酮铜，硬脂酸铜，油酸铜，醋酸铜，癸酸铜、月桂酸铜、肉豆蔻酸铜、棕榈酸铜，乙酰丙酮银，乙酰丙酮铅等。 

本发明相对于现有技术，有以下优点： 

本方法所使用的原料均为经济环保型材料，合成过程简单高效，重复性好，所制备的纳米晶为无机材料包覆，具有良好的组装行为，并且大大增强了导电能力，因此无论是在实验室合成还是工业合成都具有较大的应用价值。

附图说明

图1.不同放大倍数下大面积一维组装的片状六边形Cu₂S纳米晶的电镜图片。 

图2.(A)(B)(C)(D)分别为不同反应时间得到的不同大小的片状六边形Cu₂S纳米晶的电镜图片。（E）片状六边形Cu₂S纳米晶的尺寸已经两个片之间的距离随时间的变化曲线。 

图3.不同放大倍数下大面积三维组装的片状六边形Cu₂S纳米晶的电镜图片。 

图4.（A）没有四价金属锡盐引入时得到的片状六边形Cu_2-xSe纳米晶；（B）Sn(IV)的配合物修饰的具有自组装行为的片状六边形Cu_2-xSe纳米晶;（C）（D）片状六边形Cu₂S纳米晶的高分辨电镜图片。 

图5.在相同条件下，十二烷基硫醇修饰的球状Cu₂S纳米晶和Sn(IV)的配合物修饰的具有自组装行为的片状六边形Cu₂S纳米晶的I-V曲线图。 

图6.在相同条件下不使用Sn(IV)的配合物修饰和使用Sn(IV)的配合物修饰Cu_2-xSe纳米晶的I-V曲线图。