[发明专利]幻数团簇纳米晶的制备方法

说明书

幻数团簇纳米晶的制备方法，于由金属前驱体与硫脲在水溶性胺的水溶液形式的分散剂中进行反应，得到相应的幻数团簇纳米晶产物。所述的金属前驱体为由选自元素周期表中IB族、ⅡB族、ⅣA族的金属元素的无机盐，与含有巯基的小分子有机配体溶解于pH值为10‑14的水中所成的水溶液，所述的有机配体与金属元素的无机盐的摩尔比＞2:1，所述的有机配体包括含有巯基的羧酸类化合物、含有巯基的胺类化合物或含有巯基的醇类化合物。该制备方法可在常温、常压和无需隔绝空气的水相中制备得到幻数团簇纳米晶，操作简便，不存在环境污染，适用范围广泛，具有极大的意义和价值。

技术领域

本发明涉及的是半导体材料的制备方法，特别是一种对幻数团簇纳米晶(magic-size clusters)的水相制备方法。

背景技术

半导体纳米晶材料，也称为量子点，是一种新型无机发光材料。其大小在1-20nm左右，表现出明显的量子限域效应，因而使材料在磁、光、声、热、电、超导方面具有独特的性能。由于这些性能很大程度上依赖于材料的尺寸，因而量子点材料的性能稳定可调节，且具有高的荧光效率。其中，水相量子点因具有与水很好的相溶性能，其在生物和化学分析领域具有广泛的应用前景，如生物成像，细胞标记，荧光探针等。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(MSCs)，其具有特定的原子数和稳定的内部结构，直径约为1-2nm，具有原子大小级的精度，尺寸均一，且具有灵活可控的化学性质。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。

目前有报道的幻数团簇纳米晶的制备方法，基本都在有机相中进行。而众所周知，使用有机相的合成方法通常都具有诸多缺点及局限，对反应环境的要求比较苛刻，如反应需要较高的温度，且需要无水、无氧的环境，同时还会带来较严重的环境污染问题。而以水相方式制备则可具有较明显的优势，但以目前对在水相中合成幻数团簇纳米晶的方法少有提及，更没有系统重现性很好的方法，特别是以如硫化钠等常规的硫源尚无法得到水相的幻数团簇纳米晶。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种以水相方式制备幻数团簇纳米晶(MSCs)的简便方法，可以有效克服传统有机相合成的不环保、高耗能及反应条件严苛等不利因素。

本发明幻数团簇纳米晶的制备方法，是由金属前驱体与硫脲在水溶性胺的水溶液形式的分散剂中进行反应，即可得到相应的幻数团簇纳米晶产物。其中，所述的金属前驱体为由选自元素周期表中ⅡB族、ⅣA族的金属元素的无机盐，与含有巯基的小分子有机配体溶解于pH值为10-14的水中所成的水溶液；所述的有机配体与金属元素的无机盐的摩尔比＞2:1。所述的有机配体包括含有巯基的小分子化合物的分子量优选为≤200，可包括如羧酸类化合物、含有巯基的胺类化合物或含有巯基的醇类化合物等。

实验显示，在常温、常压和无需隔绝空气或惰性气体保护的空气存在条件下，硫脲在所述水溶性胺的水溶液形式分散剂中，与任意比例量的所述金属前驱体都可以进行反应，生成和得到相应的幻数团簇纳米晶产物。其中，在由所述的金属元素的无机盐与含有巯基的小分子有机配体组成的金属前驱体中，所述的该小分子有机配体的作用，主要是能稳定在水溶液中所生成的幻数团簇纳米晶产物。实验显示，当所述该配体的含量过低时，体系中会随着反应的进行而产生沉淀，会对反应的顺利进行有一定的不利影响。因此，在保证使反应能顺利和充分进行的前提下，为减少原料的浪费，一般情况下，所述的有机配体与金属元素的无机盐控制在摩尔比为(2～8):1的范围内都是可行的，例如，将所述的有机配体与金属元素的无机盐的摩尔比控制为4:1时就是一种不错的选择。