[发明专利]一种复合结构半导体纳米粒子、其制备方法及其应用

权利要求书

1.一种复合结构半导体纳米粒子，其特征在于，所述复合结构半导体纳米粒子具有核壳结构；

其中，所述复合结构半导体纳米粒子的壳包括半导体材料I；所述半导体材料I具有非晶态结构；

所述复合结构半导体纳米粒子的核包括半导体材料II；所述半导体材料II具有晶体结构。

2.根据权利要求1所述的复合结构半导体纳米粒子，其特征在于，所述半导体材料I选自过渡金属M氧化物的非晶态材料；

所述半导体材料II选自过渡金属M氧化物的晶体材料；

所述过渡金属M独立地选自铁、锰、钛、钆、锌、钴、铜、镍、铬中的至少一种；

优选地，所述半导体材料II选自Fe₃O₄、Mn₃O₄、TiO₂、γ-Fe₂O₃、Gd₂O₃、ZnO、CoO、Cu₂O、NiO、Cr₂O₃中的至少一种；

优选地，所述半导体材料I为非晶态的氧化钛，所述半导体材料II选自金红石型TiO₂、锐钛矿型TiO₂中的至少一种；

优选地，所述复合结构半导体纳米粒子中的至少一部分为：所述半导体材料II被完全包覆在半导体材料I内。

3.根据权利要求1所述的复合结构半导体纳米粒子，其特征在于，所述复合结构半导体纳米粒子的粒径分布在0.1nm～100nm之间；

所述复合结构半导体纳米粒子的壳的厚度分布在0.1nm～5nm之间；

优选地，所述复合结构半导体纳米粒子的壳的厚度与所述复合结构半导体纳米粒子的粒径比为0.5～3∶20～25；

优选地，所述复合结构半导体纳米粒子的粒径分布在20nm～25nm时，所述复合结构半导体纳米粒子的壳的厚度分布在0.5～3nm；

优选地，所述复合结构半导体纳米粒子的壳的厚度中的最大厚度T_max与最小厚度T_min的差值为0.5nm～2nm。

4.一种权利要求1-3任一项所述的复合结构半导体纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

a)将含有过渡金属M氧化物的晶体材料、还原剂的第一混合物进行低温热处理和/或真空处理，得到第二混合物；

b)将所述第二混合物进行高温热处理，即得所述复合结构半导体纳米粒子；

所述低温热处理的处理条件为：

低温热处理温度不超过80℃，低温热处理时间不少于5min；

所述高温热处理的处理条件为：

高温热处理温度不低于350℃，高温热处理时间不少于4h。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤a)所述含有过渡金属M氧化物的晶体材料选自Fe₃O₄、Mn₃O₄、TiO₂、γ-Fe₂O₃、Gd₂O₃、ZnO、CoO、Cu₂O、NiO、Cr₂O₃中的至少一种；

优选地，步骤a)所述还原剂选自氯化亚锡、草酸、硼氢化钾、硼氢化钠中的至少一种；

优选地，步骤a)所述第一混合物经过研磨再进行低温热处理和/或真空处理；

优选地，所述研磨在真空下进行；

优选地，步骤a)所述第一混合物中过渡金属M氧化物的晶体材料与还原剂的重量比为1∶0.5-1.5；

优选地，步骤a)所述低温热处理的处理条件为：

低温热处理温度为35℃～65℃，低温热处理时间为5min～30min。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤b)所述高温热处理的处理条件为：

高温热处理温度为350℃～500℃，高温热处理时间为4h～6h。