一种锰掺杂型硫化锌量子点材料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种锰掺杂硫化锌量子点材料的制备方法。该制备方法包括如下步骤：S1、将谷胱甘肽、锌源、锰源和水混合，得到混合液一，调整混合液一pH值为碱性；S2、向所述混合液一中通入非活性气体除氧，而后加入硫化钠溶液，继续在非活性气体氛围下搅拌混合，得到混合液二；S3、所述混合液二经水热反应，得到所述锰掺杂硫化锌量子点材料。本发明专利技术通过简便的水热反应制备出稳定的、完全掺杂且有极高的量子荧光效率的锰掺杂硫化锌(Mn/ZnS)量子点材料。效率的锰掺杂硫化锌(Mn/ZnS)量子点材料。效率的锰掺杂硫化锌(Mn/ZnS)量子点材料。

A preparation method of manganese doped zinc sulfide quantum dot material

【技术实现步骤摘要】
一种锰掺杂型硫化锌量子点材料的制备方法


[0001]本专利技术属于硫化锌量子点制备领域，具体涉及一种锰掺杂硫化锌量子点材料的制备方法。

技术介绍

[0002]硫化锌材料具有出色的荧光发光性能，被广泛的应用于光电产业、光催化材料、荧光探针等领域。但其禁带较宽，只能被波长小于367nm的紫外光激发，限制了其在光学领域的广泛应用。为了增加硫化锌的光利用率，一般对它进行掺杂改性，其中锰掺杂被大量研究。制备锰掺杂硫化锌材料的方法有很多种，常用方法为水相反应法，但该方法存在操作较为复杂、产物稳定性低、量子点的荧光效率低。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在提供一种简便的方法以制备稳定、高量子荧光效率的锰掺杂硫化锌量子点发光材料。
[0004]本专利技术提供的锰掺杂硫化锌量子点材料的制备方法，包括如下步骤：
[0005]S1、将谷胱甘肽、锌源、锰源和水混合，得到混合液一，调整混合液一pH值为碱性；
[0006]S2、向所述混合液一中通入非活性气体除氧，而后加入硫化钠溶液，继续在非活性气体氛围下搅拌混合，得到混合液二；
[0007]S3、所述混合液二经水热反应，得到所述锰掺杂硫化锌量子点材料。
[0008]根据本专利技术的实施方案，所述锌源选自醋酸锌和/或氯化锌。
[0009]根据本专利技术的实施方案，所述锰源选自醋酸锰和/或氯化锰。
[0010]根据本专利技术的实施方案，所述谷胱甘肽、锌源、锰源的摩尔比为100:100:(1
‑
5)。<br/>[0011]根据本专利技术的实施方案，所述谷胱甘肽、锌源、锰源和水的摩尔体积比为100mol:100mol:(1
‑
5)mol:(90
‑
120)L。
[0012]本专利技术方法中，谷胱甘肽起到包裹作用，相当于稳定剂。
[0013]根据本专利技术的实施方案，所述谷胱甘肽、锌源、锰源可以以溶液形式加入。例如，将谷胱甘肽水溶液、醋酸锌水溶液和醋酸锰水溶液混合，得到混合液一。进一步地，所述谷胱甘肽水溶液的浓度为0.01mol/L，所述醋酸锌水溶液的浓度为0.1mol/L，所述醋酸锰水溶液的浓度为0.01mol/L。
[0014]根据本专利技术的实施方案，所述碱性指pH值为10
‑
12，例如为11。
[0015]根据本专利技术的实施方案，所述非活性气体指氮气或氩气。
[0016]根据本专利技术的实施方案，所述硫化钠与锌源的摩尔比为1:(0.8
‑
1.2)，例如为1:1。
[0017]根据本专利技术的实施方案，所述硫化钠水溶液的浓度为0.1mol/L。
[0018]根据本专利技术的实施方案，所述搅拌为剧烈搅拌，例如转速不低于7000r/min。
[0019]根据本专利技术的实施方案，所述水热反应在水热反应釜中进行。
[0020]根据本专利技术的实施方案，所述水热反应的温度为150
‑
170℃，时间为10min
‑
1h。优
选地，所述水热反应的温度为160℃，时间为0.5h。
[0021]根据本专利技术的实施方案，所述水热反应完成后，步骤S3还包括冷却、对所得沉淀进行洗涤(例如丙酮洗涤)、干燥(例如真空干燥)，得到所述锰掺杂硫化锌量子点材料。
[0022]根据本专利技术示例性地方案，所述锰掺杂硫化锌量子点材料的制备方法包括如下步骤：
[0023](1)将谷胱甘肽溶解于去离子水中，得到0.01mol/L的谷胱甘肽水溶液；
[0024](2)将醋酸锌溶解于去离子水中，得到0.1mol/L的醋酸锌水溶液；
[0025](3)将醋酸锰溶解于去离子水中，得到0.01mol/L的醋酸锰水溶液；
[0026](4)将所述谷胱甘肽水溶液、醋酸锌水溶液和醋酸锰水溶液混合，所得混合液一中谷胱甘肽、醋酸锌和醋酸锰的摩尔比为100:100:4；
[0027](5)缓慢滴加1mol/L氢氧化钠溶液至混合液一中，直至混合液一的pH调整为11；
[0028](6)室温下向碱性混合液一中通入氮气除氧30分钟，而后快速加入10ml0.1mol/L的硫化钠溶液，在氮气保护下剧烈搅拌20分钟，得到混合液二；
[0029](7)撤去氮气，将混合液二转移至水热反应釜中，放入烘箱160摄氏度下反应30分钟，取出，将所得沉淀用丙酮清洗离心两次，最后再真空干燥，得到所述锰掺杂硫化锌量子点材料。
[0030]本专利技术还提供由上述方法制备得到的锰掺杂硫化锌量子点材料。
[0031]根据本专利技术的实施方案，所述锰掺杂硫化锌量子点材料的平均粒径为1
‑
10nm，例如为2nm、3nm、4nm、5nm、6nm。
[0032]根据本专利技术的实施方案，所述锰的掺杂量为1
‑
8％，例如2％、3％、4％、5％、6％。
[0033]有益效果
[0034](1)本专利技术通过简便的水热反应制备出稳定的、掺杂成功且有较高的荧光效率的锰掺杂硫化锌(Mn/ZnS)量子点材料。
[0035](2)本专利技术所述方法耗时短，仅需要30min即可得到高荧光强度的锰掺杂硫化锌(Mn/ZnS)量子点材料。
附图说明
[0036]图1为硫化锌量子点和锰掺杂硫化锌量子点XRD图。
[0037]图2A为硫化锌量子点的微观形貌图，标尺为5nm。
[0038]图2B为锰掺杂硫化锌量子点的微观形貌图，标尺为5nm。
[0039]图3为实施例1、对比例1
‑
2制备的量子点荧光光谱图，其中，a代表对比例1制备的硫化锌量子点、b代表对比例2制备的水相反应合成锰掺杂量子点、c代表实施例1制备的锰掺杂量子点。
具体实施方式
[0040]下文将结合具体实施例对本专利技术的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本专利技术，而不应被解释为对本专利技术保护范围的限制。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均涵盖在本专利技术旨在保护的范围内。
[0041]除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已
知方法制备。
[0042]实施例1
[0043](1)将0.307g谷胱甘肽溶解于100ml去离子水中，0.219g乙酸锌溶解于10ml去离子水中，0.0098g乙酸锰溶解于4ml去离子水中，在室温下分别搅拌溶解。
[0044](2)将步骤(1)三种溶液依次加入到250ml的三颈烧瓶中，充分混合。之后缓慢滴加1mol/L氢氧化钠溶液，调整混合液pH至11。
[0045](3)将步骤(2)得到的最终溶液在室温中氮气保护下搅拌30分钟，然后快速加入10mL 0.1mol/L的硫化钠溶液，并在氮气保护下剧烈搅拌20分钟。
[0046](4)将步骤(3)得到溶液转移至高温反应釜，在160℃下反应0.5h后取出，溶液中加入丙酮清洗离心两次，真空干燥，最后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.锰掺杂硫化锌量子点材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1、将谷胱甘肽、锌源、锰源和水混合，得到混合液一，调整混合液一pH值为碱性；S2、向所述混合液一中通入非活性气体除氧，而后加入硫化钠溶液，继续在非活性气体氛围下搅拌混合，得到混合液二；S3、所述混合液二经水热反应，得到所述锰掺杂硫化锌量子点材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锌源选自醋酸锌和/或氯化锌，所述锰源选自醋酸锰和/或氯化锰。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述谷胱甘肽、锌源、锰源的摩尔比为100:100:(1
‑
5)。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，所述谷胱甘肽、锌源、锰源和水的摩尔体积比为100mol:100mol:(1
‑
5)mol:(90
‑
120)L。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，所述谷胱甘肽、锌源、锰源以溶液形式加入。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：董一帆，艾秋爽，邱素艳，魏佩玲，张大文，袁丽娟，俞熙仁，张金艳，
申请(专利权)人：新疆畜牧科学院畜牧业质量标准研究所新疆维吾尔自治区种羊与羊毛羊绒质量安全监督检验中心，
类型：发明
国别省市：