[发明专利]以离子交换的间接方式制备幻数团簇纳米晶的方法

说明书

以离子交换的间接方式制备幻数团簇纳米晶的方法。分别以按常规方式由含有元素周期表中ⅡB族、ⅢA或ⅣA族金属元素的化合物，与含有ⅥA族或ⅤA族的非金属元素为原料形成的常规纳米晶成核前的诱导期中间体作为原料A；以元素周期表中ⅡB族、ⅢA或ⅣA族中不同于原料A中所含金属元素的另一种金属元素的化合物，与有机配体混合反应后的产物作为原料B；在室温下进行阳离子交换反应，后于分散剂中生长，即得到原料A中的金属元素被原料B中的金属元素置换后的新组成形式的幻数团簇纳米晶产物。该方法操作简单，可在室温下得到尺寸分布窄的幻数团簇纳米晶产物，且其转化产率和稳定性都远优于传统的直接合成方式。

技术领域

本发明涉及用于制备幻数团簇纳米晶的方法，具体讲是以离子交换的间接方式制备幻数团簇纳米晶的方法。

背景技术

常规半导体纳米晶(又称量子点)是一种由有限的原子数目组成的零维纳米材料。其具有优良的理化性质，如尺寸效应、量子限域效应等，在光电催化、显示器和太阳能电池等领域表现出了良好的应用前景，因而受到广泛关注。近年来研究者们在常规量子点合成的过程中发现了具有单一尺寸的半导体幻数团簇纳米晶。该幻数团簇纳米晶具有特定的原子数和稳定的内部结构，直径约为1-2nm，尺寸均一。它们只在特定的波长呈现出尖锐的吸收峰，而且随着反应的进行其吸收峰会在特定的波长逐渐的增强或减弱。

量子点通常通过一锅法和热注入法等方法来合成，所得到的量子点中阳离子在适当条件下可以被其他的阳离子取代从而得到新的量子点。因此阳离子交换技术也常常被用来制备一些传统方法无法合成的量子点类材料。2004年Alivisatos通过阳离子交换技术将CdSe量子点中的Cd与Ag进行阳离子交换，得到了AgSe量子点。此后陆续又有利用阳离子交换技术制备了一系列具有特殊结构和性能的量子点材料的报道。目前报道的这些阳离子交换技术，都是在大尺寸的常规量子点基础上进行的，并且还多是在较高的温度下、且需要外加另一种纳米晶的核进行诱导，所得到的也同样是大尺寸的常规量子点产物，尚无法得到幻数团簇纳米晶产物。

此外，目前在常规半导体纳米晶的产品过程中，常会混有在生成过程中产生的不同中间体，并会混入半导体纳米晶产品中。这些中间体类物质的存在会消耗大量原料，从而导致所需要的半导体纳米晶产品的产率和纯度较低。如何使在纳米晶产品生的大量的中间体得到充分利用，使其转化为所需要的材料或者找到其新的用途，也是具有很大现实意义而尚待解决的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种以离子交换的间接方式制备幻数团簇纳米晶的方法，能简便易行地制备得到所需的幻数团簇纳米晶产物，并可以使在纳米晶产品过程中生成的大量中间体得到充分利用，转化为所需要的产物。

本发明的以离子交换的间接方式制备幻数团簇纳米晶的方法，是以按常规方式形成的常规纳米晶(即量子点)成核前的诱导期中间体为原料，按下述方式进行：

(1)，以按常规方式由含有元素周期表中第ⅡB族、ⅢA或ⅣA族金属元素的无机或有机化合物，与含有ⅥA族或ⅤA族的非金属元素为原料形成的常规纳米晶(又称量子点)成核前的诱导期中间体作为原料A。其中，所述的金属元素成分通常可优选锌(Zn)。这里所述的常规纳米晶成核前的诱导期中间体，是在目前已有报道和/或使用的制备常规量子点的过程中所形成的一种中间体。所述的目前制备常规量子点的方法，可以参照包括但不限于如CN106365128A中国专利，“Probing intermediates of the induction period priorto nucleation and growth of semiconductor quantum dots”(Nat.Commun.,8:15467)等相关文献的方式操作；

(2)，以元素周期表中第ⅡB族、ⅢA或ⅣA族中不同于所述原料A所含金属元素成分的另一种金属元素的化合物，与包括油酸(OA)、油胺(OLA)、苯乙酸(PA)或2-甲基十八酸的有机配体混合反应后的产物作为原料B，其中原料B中的金属元素的金属活泼性应高于原料A中所含的金属元素成分。作为一种优选方式，原料B中的金属元素成分一般可优选镉(Cd)或铅(Pb)；