[发明专利]一种CdSe/CdS核壳纳米片材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种CdSe/CdS核壳纳米片材料及其制备方法，以镉源和硒粉为前驱体，有机长链溶剂为保护剂，镉盐为生长剂，高温合成得到CdSe纳米片。然后通过加入硫化物溶液得到包裹了硫层的CdSe纳米片，再加入镉盐溶液得到一层CdS壳的CdSe/CdS核壳结构纳米片。并且重复上述步骤合成多层CdS壳的CdSe/CdS核壳结构纳米片。本发明制备得到的CdSe/CdS核壳纳米片具有较高的量子产率，更好的光稳定性和化学稳定性。并且合成方法比传统的高温包覆法更加简单，易操作，效率高。

技术领域

本发明属于新型纳米合成技术，涉及到一种CdSe/CdS核壳纳米片材料及其制备方法。

背景技术

近年来，二维半导体纳米晶体材料因其独特的结构和物理化学特征而越来越受到关注。相比于零维的和一维的纳米晶体材料，二维半导体纳米晶体材料只在厚度上表现出量子限域效应，故在厚度上的原子排布对材料的性能起着决定性的作用。

CdSe纳米片是一种新型的二维半导体纳米晶体，并表现出很强的一维量子限制。与零维量子点和一维纳米棒相比，二维纳米片组成了量子限域半导体纳米晶体家族。CdSe纳米片具有独特的光学性能，适用于实际应用。与CdSe QDs和纳米棒相比，纳米片具有更窄的激发光吸收和光致发光带，这在单色发光器件的制备中具有重要意义。作为一种新型特殊的半导体纳米晶，纳米片具有特殊的光学性能，并广泛应用于照明和显示应用的发光器件领域，得益于低成本，高色纯度，高量子产率，以及基于纳米片厚度的宽可调发射波长。纳米片的厚度可以容易地以原子精度控制，这导致相对较窄的吸收和发射，这是由最小的非均匀展宽引起的。这些纳米片由于其二维特征，大的面内电子有效质量和相对小的介电常数而表现出大的提取结合能。与量子点相比，纳米片具有相对较大的体积，并且它可能潜在地表现出载流子之间较不严重的库仑相互作用，并允许更有效的电荷注入而不会损害量子限制。特别地，纳米片仅需要精确控制其原子级厚度，合成具有光谱窄发射的胶体纳米晶体，而量子点需要严格控制其尺寸和形状。此外，仅核心和核/壳纳米片通常在溶液PL的半峰宽较窄。

然而，仅核心的纳米片通常遭受光和/或化学不稳定性的影响。特别是，核心纳米片上更宽带隙壳的生长可以显着提高其发光性能。该过程可以增强核心纳米片的量子产率，并减少荧光淬灭。合成CdSe纳米片的一般途径为预先形成超小的CdSe种子，然后在醋酸根离子(镉或醋酸锌等)存在下再结晶或生长。

胶体半导体纳米晶体的实际应用通常需要在核心CdSe量子点或纳米棒上覆盖宽间隙材料，如CdS或ZnS。宽间隙外延层为光激发电子空穴对创造了一个合适的势垒，保护核免受周围介质的化学作用，从而提高了光稳定性和化学稳定性，并提高了光致发光量子产率。同样的道理也适用于CdSe纳米片，特别是考虑到它们的表面积非常大，因此对化学环境的敏感性更高。更容易受到周围介质的影响，从而导致CdSe纳米片的稳定性较差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种新型CdSe/CdS核壳纳米片，具有比单核CdSe纳米片更高的量子产率和良好的光/化学稳定性。

本发明的实施方案是这样实现的：

一种CdSe/CdS核壳纳米片，这种纳米材料用两步法合成CdSe/CdS核壳纳米片。制备工艺主要是以镉源和硒粉为前驱体，有机长链溶剂为保护剂，镉盐为生长剂，高温合成得到CdSe纳米片。然后通过加入硫化物溶液得到包裹了硫层的CdSe纳米片，再加入镉盐溶液得到一层CdS壳的CdSe/CdS核壳结构纳米片。并且重复上述步骤合成多层CdS壳的CdSe/CdS核壳结构纳米片。

一种CdSe/CdS核壳纳米片材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将镉盐和有机酸分别溶于甲醇溶液中，将两溶液混合搅拌，得到白色沉淀；洗涤，真空干燥，碾成粉末，得到镉源粉末；