[发明专利]一种CdSe量子点的制备方法

说明书

本发明公开了一种CdSe量子点的制备方法。阴极电解液由0.023~0.211 mol/L CdCl₂、0.023~0.211 mol/L H₂SeO₃、0~0.016 mol/L Na₂H₂Y与0.012~0.134 mmol/L十六烷基三甲基溴化铵混合而成，阳极液由0.075~0.448 mol/L NaCl与0.533 mol/L HCl混合而成;于常温水浴中，以ITO作阴极，Pt片作阳极，施加1.6~3.2 V的电压，电解5~25分钟，即在ITO上获得CdSe量子点。本发明制备出尺寸较小、密度较高、稳定性和光电性能良好的CdSe量子点。整个制备工艺简单、周期短成本低。

技术领域

本发明涉及一种CdSe量子点的制备方法。

背景技术

CdSe是直接跃迁宽带隙II～IV化合物N型半导体，常温下呈灰棕色或红色，与其它的化合物半导体材料相比，由于CdSe材料具有直接跃迁能隙（E_g=1.7 eV）宽，良好的可见光响应以及非线性光学特性优异等，因而具有独特的光学特性和光电转换特性。近年来的研究表明，CdSe量子点材料带隙可调，制备过程简单，量子产率高，稳定性(核壳结构)良好，其发光范围几乎可以覆盖整个可见光区，在太阳能电池应用方面具有很大潜在价值。目前，制备CdSe量子点的方法有模板法、溶胶-凝胶法、水热法和胶体化学合成法、电化学沉积法等。其中，模板法制备对条件要求苛刻，产物形貌难以控制；溶胶凝胶法使用的溶剂大多为有机溶剂，对环境污染较大；而水热法需要在密封环境中进行，产物形貌不易控制；胶体化学合成法在制备过程中生成产物不能很好地吸附在基底表面，造成产物脱落；电化学合成法是一种比较成熟的制备方法，产物直接沉积到电极上,结合紧密,价格低廉,相对化学合成有其独特的优势，通过调节工艺参数能有效控制样品晶体形貌与薄膜厚度。阴极还原法是在现有的电化学合成工艺基础上进行了改进。即在阴极还原法中，利用阳离子交换膜将电解槽分隔成阴极室和阳极室，参与反应的H⁺通过阳离子交换膜进入阴极室，这一过程可减缓反应速率，达到对反应的可控。本发明采用阴极还原法制备CdSe量子点工艺尚少见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种阴极还原法制备CdSe量子点的方法。

本发明具体步骤为：

在电解槽的阴极槽加入由0.023~0.211 mol/L CdCl₂、0.023~0.211 mol/LH₂SeO₃、0~0.016 mol/L Na₂H₂Y与0.012~0.134 mmol/L十六烷基三甲基溴化铵（ CTAB）混合而成的阴极电解液，在阳极槽加入由0.075~0.448 mol/L NaCl与0.533 mol/L HCl混合而成的阳极液，两槽被阳离子交换膜隔开;于常温水浴中，以ITO作阴极，Pt片作阳极，施加1.6~3.2 V的电压，电解5~25分钟，取出ITO，用去离子水冲洗，自然晾干，即在ITO上获得CdSe量子点，其光电压达到0.0767～0.4112 V。

本发明与其他相关技术相比，阴极还原法制备CdSe量子点最显著的特点是利用阳离子交换膜将电解槽分隔成阴极槽和阳极槽。反应过程中，Cd²⁺被Na₂H₂Y络合，形成带负电荷的[CdY]^2-，而阳离子交换膜具有选择性透过H⁺，将[CdY]^2-留在阴极槽，避免了阳极Pt片表面被大量Cd的络合物覆盖，提高电荷的传输速率。当阳极槽的H⁺透过阳离子交换膜进入阴极槽时，会立即参与反应，防止H₂SeO₃与H⁺在电压的作用下生成单质Se，增加了样品的纯度，进而提高样品CdSe量子点薄膜的光电性能。