[发明专利]一种银铟硒量子点的合成方法

说明书

本发明提供了一种银铟硒量子点的合成方法，以碘化银为银源，以醋酸铟为铟源，以二氧化硒为硒源，以油胺和十二硫醇为配体和溶剂，先采用油胺与二氧化硒进行适当的活化反应，再与银源、铟源及十二硫醇进行反应，通过两步反应制得AgInSe₂量子点。AgInSe₂量子点的XRD晶相分析为四方相结构，其尺寸为4～9nm，分散性良好，尺寸均匀，粒径分布比较窄，相应的量子点敏化太阳能电池电池效率和稳定性好。本发明方法操作简单，合成的周期短，生产的可控性和重复性好，成本低廉，在太阳能电池中有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于光伏材料领域，具体涉及一种银铟硒(AgInSe₂)量子点的合成方法。

背景技术

量子点是一种特殊的半导体纳米粒子，其粒子半径小于或者接近激子的波尔半径。由于它具有很多显著的物理化学性质，所以具备许多体材料所没有的性质，其中包括：量子介电限域效应、尺寸效应、表面效应等，具备这些优异的光学性质使得量子点在太阳能电池方面具有诱人的应用前景，以量子点为敏化剂的太阳能电池更是成为第三代太阳能电池的代表。

银铟硒(AgInSe₂)，具有两种晶相结构：四角形黄铜矿和斜方晶系结构，是一种直接带隙的I-III-VI族半导体材料，禁带宽度是1.19eV，与太阳光谱匹配，并且吸光系数较大，是性能优异的太阳电池光吸收层材料，在量子点敏化太阳能电池、生物标记等领域极具潜力。但是，目前仅有少数报道合成了AgInSe₂量子点，制备方法比较单一，大多采用热注入法。如2014年Claudine Ni Allen等(参见ACS.Nano,2014,4,3476–3482)通过用TBP溶解的硒粉做为硒前驱体的来源，热注入到阳离子的前驱体中，得到AgInSe₂量子点。再如2016年Jia-Yaw Chang等(参见Journal of Power Sources,354,(2017),100–107)以SeO₂和NaBH₄为在氩气下溶解于去离子水中作为硒源，将新鲜的硒前驱体溶解于15mL的去离子水中，硝酸银为银源，硝酸铟为铟源，与柠檬酸钠按比例混合，然后将混合物溶液密封在30mL的微波反应瓶中，随后，将小瓶装入单模微波反应器(Anton Paar Monowave 300)中，在160℃下，最大磁控管输出功率为850W，持续10分钟。反应后，将水溶液通过微孔膜(孔径为0.22毫米)过滤。然后通过添加过量的异丙醇并在6000rpm下离心15分钟来收集，制备得到四方相的AgInSe₂。这些制备方法需要多种溶剂或配体，并且需要在氮气保护下进行，过程复杂且操作繁琐。

申请号为201510429878.1的中国发明专利申请公开了一种水相合成颜色可调的三元AglnSe₂荧光量子点的制备方法，包括如下步骤：氮气保护下，将硼氢化钠加入含硒粉的高纯水中，在20～45℃下搅拌，得到硒氢化钠溶液；将水溶性巯基化合物溶于高纯水中，将PH调节到10～12，得到水溶性巯基化合物溶液；将含银化合物和含铟化合物溶于高纯水中，室温下搅拌，得到阳离子溶液；氮气保护下，将阳离子溶液与得到的水溶性巯基化合物溶液混合，在70～100℃下注射加入硒氢化钠溶液，回流搅拌反应，离心洗涤，分离即得所述近红外银铟硒量子点。该方法中所使用的硒氢化钠(NaHSe)不稳定且需要在氮气保护下加热，制备过程分步进行，规模合成和工业化生产的成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种银铟硒(AgInSe₂)量子点的合成方法，两步反应合成AgInSe₂，该方法简单可控，工艺周期短，重复性好。

一种AgInSe₂量子点的合成方法，包括以下步骤：

(1)按照1mmol二氧化硒对应15～40mL油胺的配比，将二氧化硒和油胺加入反应容器中混合，将所述反应容器置于100～140℃的恒温油浴中反应3～9分钟后，冷却至室温，得到第一溶液；