一种超小硫化银量子点及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超小硫化银量子点，所述硫化银量子点的平均尺寸小于2nm。本发明专利技术将银纳米粒子溶于非极性溶剂，加入硫醇后置于紫外光下光照反应，反应结束后除去溶剂，离心洗涤，然后干燥得到硫化银量子点。本发明专利技术的方法在室温下就可以获得超小硫化银量子点，方法简单，重现性高，可用于大规模制备超小硫化银量子点。

【技术实现步骤摘要】
一种超小硫化银量子点及其制备方法
本专利技术涉及量子点
更具体地，涉及一种超小硫化银量子点及其制备方法。
技术介绍
量子点(尺寸在100nm以下的颗粒)，因为其量子尺寸限域效应，与其体相材料相比，具备独特的物理化学性质，在催化、发光及光电器件方面拥有广阔的应用前景。目前，量子点的合成主要采用高温油相或是水热反应制备，反应温度高，大大提高了合成的复杂度及成本。随着人们对纳米尺度材料独特物理化学性能认识的逐步深入，纳米材料领域发展迅速，其中又以纳米半导体材料为最。硫化物半导体材料在纳米尺度体现出丰富的结构与性质的可调性，因此受到研究者的广泛关注。硫化银作为一种自然界广泛存在的结构稳定的半导体材料，其量子点具有可调变的近红外发光，从而在生物成像具备广阔的应用前景。近年来，如何制备尺寸结构可控的量子点成为人们研究的热点。传统方法中常采用的高温油相或水热方法，量子点的形成均遵循成核生长机制。在这一机制下，需要对反应温度、反应物浓度、反应物加入次序、反应物加入速度等大量的实验条件进行精确调控，才有可能保证实验结果的可控性及可重复性。这样的方法对于操作人员的实验水平具有极高要求，不利于生产的扩大化和流程化。此外，传统方法极难获得尺寸2nm以下的量子点，因为在成核生长机制中，爆发式的成核难以进行精确调控，这是这一方法本身固有的缺陷。因此，本专利技术提供一种超小硫化银量子点，通过紫外光转化银纳米粒子的方法，将合成的硫化银量子点的尺寸控制在2nm以下。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种超小硫化银量子点。本专利技术中的硫化银量子点尺寸小于2nm，具有明显的量子尺寸效应。本专利技术的另一个目的在于提供一种超小硫化银量子点的制备方法。本专利技术通过紫外光照，在非极性溶剂中，硫醇存在条件下转化油溶性银纳米粒子，合成了超小硫化银量子点。本专利技术的另一个目的在于提供一种超小硫化银量子点的制备方法。为达到上述第一个目的，本专利技术采用下述技术方案：一种超小硫化银量子点，所述硫化银量子点平均尺寸小于2nm。本专利技术的量子点小，发光效率高，表面暴露活性位点多。为达到上述第二个目的，本专利技术采用下述技术方案：一种超小硫化银量子点的制备方法，包括如下步骤：1)将银纳米粒子溶于非极性溶剂得到溶液A；2)向溶液A中加入硫醇得到溶液B；3)将溶液B置于紫外光下光照反应；4)紫外光照反应结束后除去溶剂，离心洗涤，然后干燥得到硫化银量子点。优选地，步骤1)中所述银纳米粒子为油溶性银纳米粒子。本专利技术发现，油溶性银纳米粒子在非极性溶剂中溶解性良好，从而保证反应物浓度的可调变。优选地，步骤1)中所述非极性溶剂选自甲苯、环己烷、正己烷中的一种。本专利技术采用的非极性溶剂对各种反应物均具有很好的分散性，并且在光照反应中保持稳定。优选地，步骤1)中所述溶液A的浓度为8μmol/ml以下。本专利技术发现，溶液A的浓度≤8μmol/ml时，整个反应体系均可得到充分光照，从而保证同一反应体系内部不存在差异。更优选地，步骤1)中所述溶液A的浓度为4～8μmol/ml。本专利技术发现，在所述浓度范围内，批次反应产量与产品质量均较理想。优选地，步骤2)中所述硫醇为2-乙基苯硫酚、4-异丙基苯硫酚、4-叔丁基苯硫酚中的一种。本专利技术中所述硫醇的特征为其与一价银形成的复合物作为反应的中间体在形貌上具有一维纳米线结构，这一结构确保了后续超小硫化银量子点的生成。优选地，步骤2)中所述硫醇与银的摩尔比为20:1以上。本专利技术发现，摩尔比≥20:1时保证反应充分进行，得到最终产物硫化银量子点。更优选地，步骤2)中所述硫醇与银的摩尔比为20～70:1。本专利技术发现，在所述摩尔比范围内，保证反应充分进行得到目标产物的同时节约硫醇使用量。优选地，步骤3)中所述紫外光源为任意在波长300-400nm范围有发射的光源。本专利技术发现波长300-400nm范围内的紫外光能够诱发化学反应进行。优选地，步骤3)中所述光照反应在搅拌下进行，本专利技术发现搅拌下反应能够使反应快速充分地进行。优选地，步骤3)中所述光照反应的时间根据不同光源进行调整。例如根据本专利技术的优选实施方式，当步骤3)中所述紫外光源为包括365nm带通滤光片的500W汞灯光源时，反应时间为12～24h，本专利技术发现在所述光源下，反应时间小于所述范围则得不到硫化银量子点，大于该范围硫化银量子点平均尺寸变大。优选地，步骤4)中所述洗涤采用的试剂包括但不限于甲醇。本专利技术采用的试剂对反应产物不溶解，并去除了反应中产生的有机副产物及多余的硫醇。优选地，步骤4)中所述溶剂去除方式为旋转蒸发方式。本专利技术发现，旋转蒸发方式充分去除了低沸点的有机反应溶剂。优选地，步骤4)中所述干燥温度为40-60℃，干燥时间大于4h。本专利技术采用所述干燥温度和时间，在产物不发生改变的前提下充分去除其中的低沸点有机溶剂。本专利技术基于的基本原理是硫醇分子在紫外光照射下腐蚀银纳米粒子生成一维结构的硫醇与一价银的复合物，该复合物进一步与硫醇在光照下产生的硫化氢作用产生超小硫化银量子点，因此合适的光源以及适宜原料的选取非常重要，同时本专利技术中原料的配比、反应时间等工艺参数的控制都是需要解决的技术难点。本专利技术通过紫外光转化银纳米粒子的方法将合成的硫化银量子点的尺寸控制在2nm以下。该方法在室温下就可以获得超小硫化银量子点，方法简单，重现性高，可用于大规模制备超小硫化银量子点。另外，如无特殊说明，本专利技术所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。本专利技术的有益效果如下：(1)本专利技术通过光反应方法，在紫外光照射下转化银纳米粒子制备了尺寸小于2nm的硫化银量子点。(2)本专利技术在室温下就可以获得超小硫化银量子点，方法简单，重现性高，可用于大规模制备超小硫化银量子点，并为超小尺寸硫化银量子点的性能探索及应用研究提供了可能。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出本专利技术实施例1中的硫化银量子点的高分辨透射电镜图。图2示出本专利技术实施例1中的硫化银量子点的选取电子衍射图。图3示出本专利技术实施例1中的硫化银量子点的透射电镜图。图4示出本专利技术实施例1中的硫化银量子点的尺寸分析图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。实施例1一种超小硫化银量子点，制备步骤如下：1)将油溶性银纳米粒子溶于甲苯配制成5μmol/ml的溶液A；2)取6ml溶液A放入15ml容量的石英管中，再加入100μl4-叔丁基苯硫酚，得到溶液B；3)对溶液B使用500W汞灯光源，并加装365nm带通滤光片对反应体系进行光照反应，反应在不断搅拌下进行，反应时间为18h；4)光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超小硫化银量子点，其特征在于，所述硫化银量子点的平均尺寸小于2nm。

【技术特征摘要】
1.一种超小硫化银量子点，其特征在于，所述硫化银量子点的平均尺寸小于2nm。2.如权利要求1所述的一种超小硫化银量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将银纳米粒子溶于非极性溶剂得到溶液A；2)向溶液A中加入硫醇得到溶液B；3)将溶液B置于紫外光下光照反应；4)紫外光照反应结束后除去溶剂，离心洗涤，然后干燥得到硫化银量子点。3.根据权利要求2所述的一种超小硫化银量子点的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述银纳米粒子为油溶性银纳米粒子。4.根据权利要求2所述的一种超小硫化银量子点的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述非极性溶剂选自甲苯、环己烷、正己烷中的一种。5.根据权利要求2所述的一种超小硫化银量子点的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述溶液A的浓度为8μmol/ml以下...

【专利技术属性】
技术研发人员：张铁锐，曹溢涛，佟振合，吴骊珠，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11