[发明专利]一种Co掺杂ZnO量子点的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Co掺杂ZnO量子点的制备方法。

背景技术

纳米ZnO由于具有表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等，因而它具有许多独特和优越的性能，在纳米ZnO制备掺杂的研究中可以通过对ZnO半导体材料的掺杂来调控它的光学、电学和磁学等性能。

当前纳米ZnO制备技术主要有物理方法包括离子蒸发法、电子束蒸发、溅射法和激光束法等，化学方法主要包括气相反应法、模板法和水热法等。不同方法制备出的ZnO纳米材料如颗粒大小形状和发光特性有很大差异。但目前已有的纳米ZnO量子点大多成本高，工艺复杂，制备过程往往需要昂贵的仪器设备，试验条件要求比较高。

发明内容

本发明的目的是通过成本较低、环境友好、工艺简单的溶胶凝胶法来制备ZnO量子点。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种Co掺杂ZnO量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将乙酸锌溶于无水乙醇溶液配成乙酸锌溶液，将乙酸钴溶于无水乙醇溶液配成乙酸钴溶液，在乙酸锌溶液中加入与乙酸锌同等质量的聚乙烯吡咯烷酮以及乙酸钴溶液后充分搅拌，形成混合液；

步骤2、将氢氧化钾溶于无水乙醇溶液配成氢氧化钾无水乙醇溶液；

步骤3、对步骤1得到的混合液进行磁力热搅拌，在搅拌过程中，将氢氧化钾无水乙醇溶液逐滴加入混合液中，搅拌直至可见白色絮状沉淀物；

步骤4、用去离子水反复冲洗白色絮状沉淀物以便去除反应过剩的杂质离子，在室温下干燥。

优选地，所述乙酸锌溶液的摩尔浓度为0.08～0.1mol/l，所述乙酸钴溶液的摩尔浓度为0.008～0.01mol/l，所述乙酸锌溶液与所述乙酸钴溶液的摩尔比为8∶1～10∶1。

优选地，所述氢氧化钾无水乙醇溶液的摩尔浓度为0.3～0.5mol/l。

优选地，在所述步骤2中，将所述氢氧化钾无水乙醇溶液装于碱式滴定管，并固定在铁架台上。

优选地，在所述步骤3中，磁力热搅拌的温度为50℃～70℃。

本发明是通过成本较低、环境友好、工艺简单的溶胶凝胶法来制备，以乙酸锌、氢氧化钾、乙酸钴与聚乙烯吡咯烷酮反应来制备钴掺杂氧化锌量子点，由于Co离子的半径略小于Zn离子半径，Co离子的掺入可以改变ZnO晶格结构而呈现出衍射峰峰位变化，实验表明该方法可以成功制备出了结晶良好的ZnO∶Co量子点材料。

本发明运用成本较低、环境友好、工艺简单的溶胶凝胶法通过乙酸锌、氢氧化钾、乙酸钴与聚乙烯吡咯烷酮反应来制备ZnO∶Co量子点材料，该类稀磁半导体的研究将在高密度非易失性存储器、半导体激光器以及量子计算机等方面有着重大的应用前景。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例作详细说明如下。

本发明提供的一种Co掺杂ZnO量子点的制备方法是通过乙酸锌、氢氧化钾、乙酸钴与聚乙烯吡咯烷酮反应选用溶胶凝胶法来制备样品，该方法成本较低、环境友好、工艺简单，以过渡金属Co为磁性杂质的稀磁半导体在自旋电子材料及器件将会有巨大的应用前景。

本发明具体包括以下步骤：

步骤1、将乙酸锌溶于无水乙醇溶液配成0.1mol/L的乙酸锌溶液，将乙酸钴溶于无水乙醇溶液配成0.01mol/L的乙酸钴溶液，在乙酸锌溶液中加入与乙酸锌同等质量的聚乙烯吡咯烷酮以及乙酸钴溶液后充分搅拌，形成混合液，其中，乙酸钴溶液与乙酸锌溶液的摩尔比为1∶10。

步骤2、将氢氧化钾溶于无水乙醇溶液配成0.5mol/L的氢氧化钾无水乙醇溶液，氢氧化钾无水乙醇溶液装于碱式滴定管固定在铁架台上。

步骤3、对步骤1得到的混合液进行磁力热搅拌，在60℃磁力热搅拌条件下，将氢氧化钾无水乙醇溶液逐滴加入混合液中，搅拌30min可见白色絮状沉淀物；

步骤4、用去离子水反复冲洗白色絮状沉淀物以便去除反应过剩的杂质离子，在室温下干燥。