[发明专利]一种纳米棒单层自组装的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新型纳米材料自组装方法的技术领域，尤其涉及一维纳米材料自组装结构的构建方法。

背景技术

纳米材料以其特有的体积效应、表面效应、量子尺寸效应和隧道效应，使得纳米材料在光学、电学、材料学和生物医学等领域有着潜在的应用价值。随着纳米科学技术的发展和应用技术的不断交叉研究，将纳米材料以某种形式组装为具有特定结构的超晶格或实现其特定的取向，从而实现对纳米材料的尺寸、粒度分布、组装维数的控制，为推动纳米材料在光电器件方面的应用提供了有效的手段，自组装技术成为当今纳米科技领域中发展的重点研究的课题，也是未来纳米材料研究领域中的主导。

其中，对于一维纳米棒的可控自组装的实现方法成为近些年该领域的研究热点之一，比较常见的自组装方法有溶剂慢蒸发法(Nano.Lett.2006，6，2066；Nano.Lett.2006，6，1479)；电场诱导法(Nano.Lett.2007，7，2480；J.Am.Chem.Soc.2004，126，12984)；模板法(J.Am.Chem.Soc.2006，128，3898；Appl.Phy.Lett.2004，84，3376)；Langmuir-Blodgett法(Acc.Chem.Res.2008，41，1662；Nature.Nanotech.2010，5，15)和溶解度调整法(Nano.Lett.2009，9，3077)等。

尽管这些方法都有其优点，但是这些自组装技术通常需要辅助的仪器和技术、制备步骤复杂，难以在要求低成本、高效的纳米光电器件的应用中得到广泛的应用；另外，这些方法不能够去除覆盖纳米晶体周围的有机配位分子，甚至会在自组装的过程中引入更多的有机配位分子。众所周知，该类有机配位分子的绝缘特性严重阻碍了载流子的电荷传输，限制了纳米晶材料在光电器件中的应用。

因此，基于纳米晶体的光伏器件的挑战就是要去除这些有机绝缘分子，进一步缩短纳米棒之间的距离。探索发展新的相对简便的纳米棒自组装的方法仍然很有必要。本发明采用较为简便的自组装技术，可以不需要其它自组装方法中复杂的步骤和辅助仪器，从而进一步简化了操作步骤，本发明具有简单实用的特点，为大规模快速、高效、低成本地制备纳米晶功能器件提供了新的方案，填补了本领域的空自。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术中的不足，提供一种快速、程序简便、制备成本低，可大规模制备CdSe@CdS纳米棒单层自组装结构的方法。

为实现上述发明目的，所述CdSe@CdS纳米棒单层自组装的制备方法通过以下步骤实现：(1)CdSe@CdS纳米棒的制备；(2)CdSe@CdS纳米棒溶液的清洗与浓度调控；(3)CdSe@CdS纳米棒薄膜的制备；(4)CdSe@CdS纳米棒自组装结构的制备。

(1)CdSe@CdS纳米棒的制备：CdSe@CdS纳米棒的合成是采用文献(Nano.Lett.2007，7,2951；Nano.Lett.2007,7,2942)所述的种子生长法。采用三辛基氧膦(TOPO)和三辛基膦(TOP)作为溶剂，以辛基膦酸(ODPA)和己基膦酸(HPA)为配体。首先将盛有TOPO、ODPA和氧化镉的三口烧瓶在320℃加热至氧化镉得到完全溶解，然后在120℃的条件下抽2小时的真空，然后在氮气保护和磁力搅拌下加热至370℃，用注射器快速将硒：TOP溶液注射到烧瓶中，在此温度下反应3分钟后停止加热，待溶液冷却至室温后，通过加入定量的无水甲醇使合成得到的CdSe种子沉淀，经3次离心清洗后将CdSe种子溶解在TOP中，并将CdSe种子浓度调为400μM，待用。

将定量的TOPO，ODPA，HPA和氧化镉装在烧瓶中，在氮气保护下，将温度升高至320℃完全溶解氧化镉，随之将溶液冷却至]20℃并抽2小时的真空；然后将溶液加热至350℃，此时将硫：TOP溶液和步骤(1)中制备的CdSe种子：TOP溶液迅速注入到烧瓶中，待8分钟后停止加热，合成得到CdSe@CdS纳米棒。

所述CdSe@CdS纳米棒的长度和直径分别为50纳米和5纳米。

(2)CdSe@CdS纳米棒溶液的清洗与浓度调控：通过在甲苯/甲醇混合物中反复沉淀离心清洗3次，每次清洗5分钟，除去残余TOPO，再将沉淀重新溶解于适量的甲苯溶剂中，形成一定浓度CdSe@CdS纳米棒的分散溶液；

所述CdSe@CdS纳米棒的浓度为0.01μM；