[发明专利]形貌及尺寸可控半导体纳米晶的绿色合成方法

摘要

本发明提供了形貌及尺寸可控的硒化镉纳米晶的绿色合成方法。用天然植物油作溶剂兼配体，用不同的硒源和氧化镉为前驱体，通过调节配体与前体的比例，所得到的纳米晶，尺寸可调节范围为2nm-13nm，长度与直径之比的范围为1-10，有高的结晶度，荧光量子效率为15％-40％，荧光发射光谱为490nm-660nm。所得点状纳米晶可以在高温下保持稳定的闪锌矿结构，且尺寸分布较窄fwhm＝27±1nm。所得棒状或多枝状(两脚状，三脚状，四脚状)纳米晶，尺寸分布很窄，荧光半峰宽fwhm＝23±1nm。所得弧状及无规棒状纳米晶，具有不同的曲率半径，纤锌矿，闪锌矿，孪晶，位错同时存在于一个纳米单晶中。

主权项

1、形貌及尺寸可控的硒化镉纳米晶的绿色合成方法，其特征在于步骤和条件如下：步骤(1)：硒前体的制备(a)分散在十八碳烯(ODE)中的硒(Se)前体(ODE-Se)的制备方法如下：把十八碳烯和硒粉放入配有冷凝管的反应容器中，十八碳烯的体积ml：硒粉的质量g的比为20∶0.1～0.5，在氮气保护下加热到240℃，加热5分钟，溶液变为酒红色，黑色的硒粉消失，溶液自然冷却到室温，制得分散在十八碳烯中的硒前体前体；或者，(b)分散在天然植物油(VO)中的硒(Se)前体(VO-Se)的制备方法如下：把天然植物油和硒粉放入配有冷凝管的反应容器中，天然植物油的体积ml：硒粉的质量g的比为20∶0.1～1，在氮气保护下加热到240℃，加热5分钟，溶液变为酒红色，黑色的硒粉消失，溶液自然冷却到室温，制得分散在天然植物油中的硒的硒前体；所述的天然植物油是：含有甘油三酸酯的植物油，优选为茶籽油，橄榄油，花生油，葵花子油，红花子油，大豆油，玉米油，芝麻油，棉籽油，粟米油，椰子油，棕榈油，草籽油，罂粟籽油，木棉籽油，高梁油，杏仁油，杏油，核桃油，番茄籽油，菜籽油或混合油；所述的混合油为各种天然植物油按不同配比调和而成；或者，(c)分散在三辛基磷(TOP)或三丁基磷(TBP)中硒前体(TOP-Se或TBP-Se)的制备方法如下：把三辛基磷或三丁基磷，与硒粉在锥形容器中混合，三辛基磷或三丁基磷的mol：硒粉的mol的比为1～2∶1，超声处理使黑色的硒粉溶解，得到的无色液体为分散在三辛基磷硒前体或三丁基磷中硒前体；步骤(2)：镉前体的制备在充满氮气的，装有回流冷凝装置的密闭反应器中，加入天然植物油和氧化镉、镉的羧酸盐、金属氧化物或金属羧酸盐；天然植物油的体积ml：氧化镉的mol比为30∶1～10，将该混合物在搅拌状态下加热到330℃，反应30分钟，得镉前体溶液；所述的天然植物油是含有甘油三酸酯的植物油；优选为茶籽油，橄榄油，花生油，葵花子油，红花子油，大豆油，玉米油，芝麻油，棉籽油，粟米油，椰子油，棕榈油，草籽油，罂粟籽油，木棉籽油，高梁油，杏仁油，杏油，核桃油，番茄籽油，菜籽油或混合油；所述的混合油为各种天然植物油按不同配比调和而成；所述的镉的羧酸盐为具有C10-C18烷基链的镉羧酸盐；优选十烷酸镉，十二烷酸镉，十四烷酸镉，十六烷酸镉，十八烷酸镉或油酸镉；所述的金属氧化物为铅、锌、钛、铟、锆、铁、锰、镍、钴、钼或铬的金属氧化物；所述的金属羧酸盐为铅、锌、钛、铟、锆、铁、锰、镍、钴、钼或铬的金属羧酸盐；步骤(3)：纳米晶的制备(a)点状纳米晶的制备在充满氮气的，装有回流冷凝装置的密闭反应器中，将步骤(2)制备的镉的前体溶液加热到160℃-340℃；在搅拌状态下，将步骤(1)(a)制得的分散在十八碳烯中的硒前体注入到镉前体溶液中，并将加热温度下调到150℃-330℃，使纳米晶进行生长，时间为8秒-60分钟，得到尺寸在2nm-13nm范围可控的硒化镉点状纳米晶；(b)棒状纳米晶的制备在充满氮气的，装有回流冷凝装置的密闭反应器中，将步骤(2)制备的镉的前体溶液加热到160℃-340℃；在搅拌状态下，将步骤(1)(c)得到的分散在三辛基磷硒前体或三丁基磷中硒前体，用天然植物油稀释后注入到镉前体溶液中，并将加热温度下调到150℃-330℃，使纳米晶进行生长，时间为8秒-60分钟，得到长径比为1-10的硒化镉纳米棒，所述的镉的前体的mol：硒前体的mol的比为1∶1～3；所述的硒前体TOP-Se或TBP-Se用天然植物油稀释的条件为：TOP-Se或TBP-Se的mol：天然植物油体积ml的比为1∶10～20；所述的天然植物油是含有甘油三酸酯的植物油；优选为茶籽油，橄榄油，花生油，葵花子油，红花子油，大豆油，玉米油，芝麻油，棉籽油，粟米油，椰子油，棕榈油，草籽油，罂粟籽油，木棉籽油，高梁油，杏仁油，杏油，核桃油，番茄籽油，菜籽油或混合油；所述的混合油为各种天然植物油按不同配比调和而成；(c)多枝状纳米晶的制备在充满氮气的，装有回流冷凝装置的密闭反应器中，将步骤(2)制备的镉的前体溶液加热到160℃-340℃；在搅拌状态下，将步骤(1)(c)得到的分散在三辛基磷硒前体或三丁基磷中硒前体，用天然植物油稀释后注入到镉前体溶液中，并将加热温度下调到150℃-330℃，使纳米晶进行生长，时间为8秒-60分钟，得到的多枝状硒化镉纳米晶，镉的前体的mol：硒前体的mol的比为1∶3～10；所述的分散在三辛基磷硒前体或三丁基磷中硒前体用天然植物油稀释的条件为：分散在三辛基磷硒前体或三丁基磷中硒前体T的mol：天然植物油体积ml的比为1∶10～20；所述的天然植物油是含有甘油三酸酯的植物油；优选为茶籽油，橄榄油，花生油，葵花子油，红花子油，大豆油，玉米油，芝麻油，棉籽油，粟米油，椰子油，棕榈油，草籽油，罂粟籽油，木棉籽油，高梁油，杏仁油，杏油，核桃油，番茄籽油，菜籽油或混合油；所述的混合油为各种天然植物油按不同配比调和而成；(d)多枝状种子纳米晶的制备在充满氮气的，装有回流冷凝装置的密闭反应器中，将步骤(2)制备的镉的前体溶液加热到160℃-340℃；在搅拌状态下，将步骤(1)分散在三辛基磷硒前体或三丁基磷中硒前体，用十八碳烯稀释后注入到镉前体溶液中，并将加热温度下调到150℃-330℃，使纳米晶进行生长，时间为8秒-60分钟，得到的多枝状种子硒化镉纳米晶，镉的前体的mol：硒前体的mol的比为1∶1～10；所述的分散在三辛基磷硒前体或三丁基磷中硒前体，用十八碳烯稀释条件为：分散在三辛基磷硒前体或三丁基磷中硒前体的mol：十八碳烯体积ml的比为1∶10～20；(e)弧状及无规棒状纳米晶的制备在充满氮气的，装有回流冷凝装置的密闭反应器中，将步骤(2)制备的镉的前体溶液加热到160℃-340℃；在搅拌状态下，将步骤(1)(b)制得分散在天然植物油中的硒的硒前体；制备的分散在天然植物油中的硒的硒前体注入到镉前体溶液中，并将加热温度下调到150℃-330℃，使纳米晶进行生长，时间为8秒-60分钟，得到的弧状及无规棒状硒化镉纳米晶，镉的前体的mol：硒前体的mol的比为1∶1～10。