CdTe量子點(diǎn)/層狀材料復(fù)合熒光粉的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種CdTe量子點(diǎn)/層狀材料復(fù)合熒光粉的制備方法，該方法以CdTe量子點(diǎn)和層狀材料(麥羥硅鈉石、蒙脫土、α-磷酸鋯)為原料，采用靜電組裝的方法制備CdTe量子點(diǎn)/層狀材料復(fù)合熒光粉。所制備的CdTe量子點(diǎn)/層狀材料復(fù)合熒光粉熒光性能優(yōu)異。該發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】
CdTe量子點(diǎn)/層狀材料復(fù)合熒光粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種CdTe量子點(diǎn)/層狀材料復(fù)合熒光粉的制備方法，屬于納米材料制備技術(shù)的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體量子點(diǎn)因其在光電器件，非線性光學(xué)器件及生物標(biāo)簽等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用而備受關(guān)注。量子點(diǎn)在溶液中是可以穩(wěn)定存在的，故通常是以分散在有機(jī)溶劑或水中的膠體形式被應(yīng)用，但其沉淀析出后因表面的不穩(wěn)定性極易發(fā)生團(tuán)聚而失去了原有的量子尺寸效應(yīng)和光學(xué)優(yōu)勢(shì)，且對(duì)大多數(shù)納米粒子來說，這種團(tuán)聚是不可逆的。將量子點(diǎn)應(yīng)用于固體集成器件中面臨的最大困難是保證量子點(diǎn)在固體基質(zhì)中的穩(wěn)定性和分散性。為了解決這個(gè)問題，人們已致力于合成量子點(diǎn)/聚合物納米復(fù)合物及量子點(diǎn)無機(jī)納米復(fù)合物。雖然人們?cè)跓o機(jī)納米復(fù)合物的制備上已作出巨大的努力，但是尋找更為簡(jiǎn)便制備具有優(yōu)良熒光性能的量子點(diǎn)無機(jī)納米復(fù)合材料的方法仍是人們致力追求的目標(biāo)。
[0003]層狀材料是一類具有層狀主體結(jié)構(gòu)的化合物，如無機(jī)硅酸鹽、磷酸鹽等層狀化合物具有特定的結(jié)構(gòu)單元通過共角、邊、面堆積而成的空間結(jié)構(gòu)，層間有可移動(dòng)的帶相反電荷的離子或中性分子，用以補(bǔ)償層板的電荷平衡。層內(nèi)存在強(qiáng)烈的共價(jià)鍵作用，層間則一般存在范德華力或靜電力等弱的相互作用。層狀化合物的這一結(jié)構(gòu)，賦予了它兩個(gè)特性:層間離子的可交換性、交換后的產(chǎn)物具有較高的穩(wěn)定性。這就為基于層狀化合物構(gòu)筑復(fù)合材料打下了基礎(chǔ)。采用靜電組裝方法，將CdTe量子點(diǎn)引入層狀主體中，利用層狀主體層板的限域作用有望得到穩(wěn)定的熒光性能優(yōu)異的CdTe量子點(diǎn)/層狀材料復(fù)合熒光粉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種CdTe量子點(diǎn)/層狀材料復(fù)合熒光粉的制備方法，該方法以CdTe量子點(diǎn)和層狀材料(蒙脫土、麥羥硅鈉石、α -磷酸鋯)為原料，采用靜電組裝的方法制備熒光性能優(yōu)異的CdTe量子點(diǎn)/層狀材料復(fù)合熒光粉。
[0005]1.CdTe量子點(diǎn)/層狀材料復(fù)合熒光粉的制備方法，具體步驟如下:
[0006](I)碲源NaHTe的制備:將NaBH4置于反應(yīng)器A中，加去離子水溶解，用N 2吹掃反應(yīng)器A 5min，后快速加入Te粉，使Te粉的質(zhì)量比為2: 1，80°C水浴條件密閉攪拌，使黑色Te粉全部溶解，最終變?yōu)闊o色透明溶液。
[0007](2)水相合成表面帶負(fù)電的CdTe量子點(diǎn):以水為溶劑，將鎘鹽(包括氯化鎘、硝酸鎘或它們的水合物之一)充分溶解于反應(yīng)器B中使鎘鹽濃度為10 3M,密閉攪拌，再滴加巰基化合物(包括巰基乙酸、巰基丙酸或巰基丁二酸)形成鎘鹽-巰基絡(luò)合物，使鎘鹽Cd2+與巰基化合物摩爾比為3: 1，用NaOH調(diào)節(jié)pH = 8?11，再向鎘鹽-巰基絡(luò)合物中滴加步驟
(I)中制備好的碲源NaHTe溶液，使鎘鹽Cd2+與NaHTe摩爾比為10: 1，惰性氣體N2保護(hù)，攪拌加熱沸騰后回流20min?12h。
[0008](3)將步驟(2)制備得到的表面帶負(fù)電的巰基化合物修飾的CdTe量子點(diǎn)溶液與層間帶正電的層狀材料進(jìn)行混合，室溫磁力攪拌l_12h。之后離心分離，洗滌，60°C干燥2h，獲得CdTe量子點(diǎn)/層狀材料復(fù)合熒光粉。
[0009]本發(fā)明中所述CdTe量子點(diǎn)/層狀材料復(fù)合熒光粉中復(fù)合的CdTe量子點(diǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5?5%，所述的層狀材料為十六烷基三甲基溴化銨陽離子柱撐后層間帶正電的層狀材料，所述的層狀材料原料包括天然蒙脫土，水熱合成的麥羥硅鈉石，水熱合成的α -磷酸鋯。
[0010]2.按照本發(fā)明所述的制備方法具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0011](I)所制備的CdTe量子點(diǎn)/層狀材料復(fù)合熒光粉熒光性能優(yōu)異。
[0012](2)該發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、成本低廉，有良好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0013]圖1實(shí)施例2的CdTe量子點(diǎn)/麥羥硅鈉石復(fù)合熒光粉的XRD圖
[0014]圖2實(shí)施例2的CdTe量子點(diǎn)/麥羥硅鈉石復(fù)合熒光粉的紫外燈下照片
[0015]圖3實(shí)施例2的CdTe量子點(diǎn)/麥羥硅鈉石復(fù)合熒光粉的熒光光譜圖
[0016]圖4實(shí)施例5的CdTe量子點(diǎn)/蒙脫土復(fù)合熒光粉的熒光光譜圖
[0017]圖5實(shí)施例6的CdTe量子點(diǎn)/ α -磷酸鋯復(fù)合熒光粉的熒光光譜圖
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合實(shí)例來進(jìn)一步說明本發(fā)明，實(shí)施例1-6為制備實(shí)例，該實(shí)施例僅用于說明，而不限制本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用范圍。
[0019]實(shí)施例1
[0020](I)碲源NaHTe的制備:稱取0.12g NaBH4置于反應(yīng)器A中，加去離子水溶解，用N2吹掃反應(yīng)器A 5min，后快速加入0.06g Te粉，80°C水浴條件密閉攪拌，使黑色Te粉全部溶解，最終變?yōu)闊o色透明溶液。
[0021](2)水相合成表面帶負(fù)電的CdTe量子點(diǎn):向500mL三口燒瓶中加入0.23gCdCl2.2.5Η20，并用240mL去離子水溶解，通N2攪拌20min，注入200 yL巰基乙酸，用2mol/LNaOH溶液調(diào)節(jié)燒瓶?jī)?nèi)溶液pH = 10，繼續(xù)通N2并劇烈攪拌20min后，迅速用針管吸取0.4mL新鮮制備的NaHTe溶液注入燒瓶?jī)?nèi)，使n(Cd2+): η (Te2): n (TGA) = I: 0.1: 3，攪拌加熱沸騰后回流20min，得到最大發(fā)射波長(zhǎng)為532nm的CdTe量子點(diǎn)溶液。
[0022](3)通過S12-NaOH-Na2CO3體系水熱合成麥羥硅鈉石，接著對(duì)所合成的麥羥硅鈉石酸化剝離，再進(jìn)一步引入十六烷基三甲基溴化銨進(jìn)行柱撐得到十六烷基三甲基溴化銨陽離子柱撐的麥羥硅鈉石。將步驟(2)得到的CdTe量子點(diǎn)溶液與十六烷基三甲基溴化銨陽離子柱撐后的麥羥硅鈉石按液固比為50mL/0.5g進(jìn)行混合，室溫磁力攪拌5h。之后離心分離，洗滌，60°C干燥2h，得到CdTe量子點(diǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的CMTe量子點(diǎn)/麥輕娃鈉石復(fù)合熒光粉，其最大發(fā)射波長(zhǎng)為532nm。
[0023]實(shí)施例2
[0024](I)碲源NaHTe的制備如實(shí)施例1⑴。
[0025](2)水相合成表面帶負(fù)電的CdTe量子點(diǎn)與實(shí)施例1(2)不同之處在于:沸騰后回流時(shí)間為2h，得到最大發(fā)射波長(zhǎng)為550nm的CdTe量子點(diǎn)溶液。
[0026](3)十六烷基三甲基溴化銨陽離子柱撐的麥羥硅鈉石的制備如實(shí)施例1 (3)。接著將步驟(2)得到的CdTe量子點(diǎn)溶液與十六烷基三甲基溴化銨陽離子柱撐后的麥羥硅鈉石按液固比為50mL/0.5g進(jìn)行混合，室溫磁力攪拌5h。之后離心分離，洗滌，60°C干燥2h，得到CdTe量子點(diǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I %的CMTe量子點(diǎn)/麥輕娃鈉石復(fù)合焚光粉，其最大發(fā)射波長(zhǎng)為555nm。
[0027]實(shí)施例3
[0028](I)碲源NaHTe的制備如實(shí)施例1 (I)。
[0029](2)水相合成表面帶負(fù)電的CdTe量子點(diǎn)與實(shí)施例1(2)不同之處在于:pH = 11，沸騰后回流時(shí)間為12h，得到最大發(fā)射波長(zhǎng)為578nm的CdTe量子點(diǎn)溶液。
[0030](3)十六烷基三甲基溴化銨陽離子柱撐的麥羥硅鈉石的制備如實(shí)施例1 (3)。接著將步驟(2)得到的CdTe量子點(diǎn)溶液與十六烷基三甲基溴化銨陽離子柱撐后的麥羥硅鈉石按液固比為50mL/0.5g進(jìn)行混合，室溫磁力攪拌5h。之后離心分離，洗滌，60°C干燥2h，得到CdTe量子點(diǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為I %的CMTe量子點(diǎn)/麥輕娃鈉石復(fù)合焚光粉，其最大發(fā)射波長(zhǎng)為591nm0
[0031]實(shí)施例4
[0032](I)碲源NaHTe的制備如實(shí)施例1 (I)。
[0033](2)水相合成表面帶負(fù)電的CdTe量子點(diǎn)如實(shí)施例2(2)，得到最大發(fā)射波長(zhǎng)為550nm的CdTe量子點(diǎn)溶液。
[0034](3)本步驟與實(shí)施例2(3)不同之處在于:將CdTe量子點(diǎn)溶液與十六烷基三甲基溴化銨陽離子柱撐后的麥羥硅鈉石按液固比為75mL/0.5g進(jìn)行混合，室溫磁力攪拌5h。之后離心分離，洗滌，60°C干燥2h，得到CdTe量子點(diǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%的CdTe量子點(diǎn)/麥羥娃鈉石復(fù)合焚光粉，其最大發(fā)射波長(zhǎng)為558nm。
[0035]實(shí)施例5
[0036](I)碲源NaHTe的制備如實(shí)施例1 (I)。
[0037](2)水相合成表面帶負(fù)電的CdTe量子點(diǎn)如實(shí)施例2(2)，得到最大發(fā)射波長(zhǎng)為550nm的CdTe量子點(diǎn)溶液。
[0038](3)采用十六烷基三甲基溴化銨對(duì)天然蒙脫土進(jìn)行柱撐，接著將步驟(2)得到的CdTe量子點(diǎn)溶液與十六烷基三甲基溴化銨陽離子柱撐后的蒙脫土按液固比為25mL/0.5g進(jìn)行混合，室溫磁力攪拌5h。之后離心分離，洗滌，60°C干燥2h，得到CdTe量子點(diǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的CdTe量子點(diǎn)/蒙脫土復(fù)合熒光粉，其最大發(fā)射波長(zhǎng)為555nm。
[0039]實(shí)施例6
[0040](I)碲源NaHTe的制備如實(shí)施例1 (I)。
[0041](2)水相合成表面帶負(fù)電的CdTe量子點(diǎn)與實(shí)施例1(2)不同之處在于:沸騰后回流時(shí)間為6h，得到最大發(fā)射波長(zhǎng)為560nm的CdTe量子點(diǎn)溶液。
[0042](3)以ZrOCl2.8H20、H3PO4S原料水熱合成α -磷酸鋯，接著對(duì)所合成的α -磷酸鋯剝離，再進(jìn)一步引入十六烷基三甲基溴化銨進(jìn)行柱撐得到十六烷基三甲基溴化銨陽離子柱撐的α-磷酸鋯。將步驟(2)得到的CdTe量子點(diǎn)溶液與十六烷基三甲基溴化銨陽離子柱撐后的α -磷酸鋯按液固比為25mL/0.5g進(jìn)行混合，室溫磁力攪拌5h。之后離心分離，洗滌，60°C干燥2h，得到CdTe量子點(diǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5 %的CdTe量子點(diǎn)/ α -磷酸鋯復(fù)合熒光粉，其最大發(fā)射波長(zhǎng)為567nm。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種CdTe量子點(diǎn)/層狀材料復(fù)合熒光粉的制備方法，其特征在于，所述的CdTe量子點(diǎn)/層狀材料復(fù)合熒光粉是由層間帶電荷的層狀材料與帶相反電荷的CdTe量子點(diǎn)發(fā)生靜電組裝得到。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CdTe量子點(diǎn)/層狀材料復(fù)合熒光粉的制備方法，其特征在于，所述的CdTe量子點(diǎn)/層狀材料復(fù)合熒光粉中復(fù)合的CdTe量子點(diǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5?5%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CdTe量子點(diǎn)/層狀材料復(fù)合熒光粉的制備方法，其特征在于，具體步驟如下: (1)碲源NaHTe的制備:將NaBH4置于反應(yīng)器A中，加去離子水溶解，用N2吹掃反應(yīng)器A5min，后快速加入Te粉，使Te粉的質(zhì)量比為2: 1，80°C水浴條件密閉攪拌，使黑色Te粉全部溶解，最終變?yōu)闊o色透明溶液。 (2)水相合成表面帶負(fù)電的CdTe量子點(diǎn):以水為溶劑，將鎘鹽(包括氯化鎘、硝酸鎘或它們的水合物之一)充分溶解于反應(yīng)器B中使鎘鹽濃度為10 3M,密閉攪拌，再滴加巰基化合物(包括巰基乙酸、巰基丙酸或巰基丁二酸)形成鎘鹽-巰基絡(luò)合物，使鎘鹽Cd2+與巰基化合物摩爾比為3: 1，用NaOH調(diào)節(jié)pH = 8?11，再向鎘鹽-巰基絡(luò)合物中滴加步驟(I)中制備好的碲源NaHTe溶液，使鎘鹽Cd2+與NaHTe摩爾比為10: 1，惰性氣體N2保護(hù)，加熱沸騰后回流20min?12h。 (3)將步驟(2)制備得到的表面帶負(fù)電的巰基化合物修飾的CdTe量子點(diǎn)溶液與層間帶正電的層狀材料進(jìn)行混合，室溫磁力攪拌I?12h。之后離心分離，洗滌，60°C干燥2h，獲得CdTe量子點(diǎn)/層狀材料復(fù)合熒光粉。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CdTe量子點(diǎn)/層狀材料復(fù)合熒光粉的制備方法，其特征在于，所述的層狀材料為十六烷基三甲基溴化銨陽離子柱撐后層間帶正電的層狀材料，所用的層狀材料原料包括天然蒙脫土，水熱合成的麥羥硅鈉石，水熱合成的α -磷酸鋯。
【文檔編號(hào)】C09K11/88GK105885846SQ201510025472
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年1月20日
【發(fā)明人】劉建軍, 黃艷妮, 左勝利, 于迎春
【申請(qǐng)人】北京化工大學(xué)