形貌可控ZnSe納米顆粒的無膦熱注入制備方法技術

一種形貌可控ZnSe納米顆粒的無膦熱注入的制備方法，包括如下步驟：將金屬有機鹽試劑分散在第一有機溶劑中；上述含有金屬有機鹽的第一有機溶液在空氣中磁力攪拌，同時升溫，保持預定時間后，使得其中的金屬有機鹽全部溶解形成第一金屬鹽前軀體；將單質硒分散在第二有機溶劑中；上述含有單質硒的第二有機溶液在預定氣氛下磁力攪拌，同時升溫，保持一預定時間后，使得其中的單質硒全部溶解形成第二前軀體；將獲得的第一金屬鹽前軀體使用注射器注入至第二前軀體中，形成反應溶液；將反應溶液升溫，保持一預定的時間后關閉電源，用水浴冷卻至室溫，得到反應產物；將反應產物用丙酮沉淀，然后離心收集，再用正己烷/丙酮體系反復洗滌，得到純ZnSe納米顆粒。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于納米材料領域，特別涉及一種納米材料的制備方法，特別是涉及一種。
技術介紹
ZnSe是一種寬帶隙半導體材料，由于其特殊的光學和光伏特性在藍綠光電二極管，光致發光，電致發光器件，激光器以及薄膜太陽能電池方面的潛在應用而廣受關注。目前常用的制備ZnSe納米顆粒的方法主要是熱注入法。該方法需要采用300度以上的高反應溫度，價格昂貴的多種膦基作為表面活性劑。針對這一材料制備方面的不足，本專利提供一種過程簡易、原材料價格低廉、條件溫和的制備方法，即無膦熱注入法。通過該方法制備的ZnSe納米顆粒具有較好的分散性，較小的顆粒尺寸，且形貌和尺寸大小可以通過簡單的 溫度來調控，在溶液法制備太陽能電池，光電探測器方面具有極大的應用潛力。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，提供一種，其具有制備過程控制相對簡化，制備條件要求簡單，同時具有操作簡易，條件溫和，使用藥品廉價易得的優點。本專利技術提供一種形貌可控ZnSe納米顆粒的無膦熱注入的制備方法，包括如下步驟步驟I :將金屬有機鹽試劑分散在第一有機溶劑中；步驟2 :上述含有金屬有機鹽的第一有機溶液在空氣中磁力攪拌，同時升溫，保持預定時間后，使得其中的金屬有機鹽全部溶解形成第一金屬鹽前軀體；步驟3 :將單質硒分散在第二有機溶劑中；步驟4 :上述含有單質硒的第二有機溶液在預定氣氛下磁力攪拌，同時升溫，保持一預定時間后，使得其中的單質硒全部溶解形成第二前軀體；步驟5 :將步驟2中獲得的第一金屬鹽前軀體使用注射器注入至步驟4的第二前軀體中，形成反應溶液；步驟6 :將反應溶液升溫，保持一預定的時間后關閉電源，用水浴冷卻至室溫，得到反應產物；步驟7 :將步驟6中的反應產物用丙酮沉淀，然后離心收集，再用正己烷/丙酮體系反復洗滌，得到純ZnSe納米顆粒。本專利技術的有益效果是具有過程控制簡易，條件相對溫和，原材料價格低廉，產量高的特點，制備的納米材料在光電探測器，太陽能電池中具有潛在的應用價值。附圖說明為進一步說明本專利技術的具體
技術實現思路
，以下結合具體實施例及附圖詳細說明如后，其中圖I是ZnSe納米顆粒制備流程圖。圖2是不同實驗條件下制備的ZnSe納米顆粒的X射線衍射圖(XRD)。圖3是制備的ZnSe納米顆粒的TEM照片。其中圖3A是在實驗條件為注入溫度為280度，反應溫度為260度的情況下反應40分鐘制備的ZnSe納米顆粒的TEM照片。圖3B是在實驗條件為注入溫度為280度，反應溫度為300度的情況下反應40分鐘制備的ZnSe納米顆粒的TEM照片。、圖3C在實驗條件為注入溫度為300度，反應溫度為280度的情況下反應40分鐘制備的ZnSe納米顆粒的TEM照片。具體實施例方式請參閱圖I所示，本專利技術提供一種，包括如下步驟步驟I (SlO):首先稱取摩爾量為0. I毫摩爾(mmol)的金屬有機鹽試劑，分散至裝有5毫升(ml)的第一有機溶劑的燒杯中，所述使用的金屬有機鹽為乙酸鋅，第一有機溶劑為油酸；步驟2(S20):上述含有金屬有機鹽的第一有機溶液轉移至磁力攪拌電熱板上，在空氣中以400rpm的速度磁力攪拌，并升高溫度至120度，當溫度達到120度時在該溫度下繼續攪拌I小時使得其中的金屬有機鹽全部溶解形成透明溶液，反應生成第一金屬鹽前軀體；步驟3 (S30):稱取摩爾量為0. Immol的單質硒粉分散在裝有15ml的第二有機溶劑的三頸燒瓶中，所述使用的第二有機溶劑為十八烯；步驟4(S40):將上述含有單質硒粉的十八烯的三頸燒瓶轉移至磁力攪拌加熱套上，在預定氣氛下磁力攪拌，同時升溫，保持一預定時間后，使得其中的單質硒粉全部溶解形成第二前軀體，所述預定氣氛是指惰性氣氛，惰性氣氛是氮氣，所述的升溫的溫度為280或者300度，此時控制不同的升溫溫度(稱之為“注入溫度”)可以得到不同形貌的ZnSe納米顆粒，預定的時間為0. 5小時；步驟5 (S50):將步驟2中獲得的第一金屬鹽前軀體使用注射器迅速地注入至步驟4的第二前軀體中，形成反應溶液,當溫度為120度的第一金屬鹽前驅體注入后，該反應液溫度下降，當注入溫度為280度時，注入后溫度降為250度，當注入溫度為300度時，注入后反應溫度降為270度；步驟6(S60):迅速調整加熱套，將反應溶液升溫至一定溫度，此時的溫度稱為反應溫度，當反應溫度達到一定溫度是保持一預定的時間后關閉加熱電源，停止反應并用水浴將反應溶液冷卻至室溫，形成反應產物，所述的將反應溶液升溫的溫度為260度或者300度或者280度，預定的時間為40分鐘，反應溫度由注入溫度決定，當注入溫度為280度時，反應溫度設定為260度和300度，當注入溫度為300度時反應溫度為280度，通過控制不同的注入溫度和反應溫度，可以的到形貌可控的ZnSe納米顆粒，如圖2所示，當反應為不同的注入溫度和反應溫度組合時，通過所得產物的XRD圖譜可知，所得產物都為ZnSe，如圖3A的TEM照片所示，當注入溫度為280度時，反應溫度為260度時所得納米ZnSe的形貌為由無規則的小納米粒子組合成的納米花，當注入溫度不變保持280度，反應溫度升高至300度時，所得的納米ZnSe形貌仍然為納米花，但此時的納米化尺寸變大，組合的無規則小納米粒子尺寸也相對增大(見圖3B)，當注入溫度為300度，反應溫度為280度時，所得納米ZnSe的形貌為10納米左右的類球狀結構納米粒子(圖3C);步驟7(S70):將步驟6中的反應產物用200ml的丙酮沉淀，然后離心收集，所得的沉淀物超聲分散至5-10ml的正己烷中，用50-100ml的丙酮沉淀，然后再4500-6000rpm下離心，收集沉淀，再分散至正5-10ml的正己烷中，再次用丙酮沉淀，這種清洗過程循環進行3-5次，最后將沉淀分散在正己烷溶液中，采用正己烷分散，是洗掉納米顆粒表面包覆的過多的油酸，十八烯分子，納米顆粒在丙酮溶劑中不分散，發生團聚而沉降下來，所以可以通過在較低的轉速下離心獲取沉淀，最終得到純凈的ZnSe納米顆粒。 實施例以下為采用本專利技術提供的方法制備ZnSe納米顆粒的實例。首先稱取摩爾量為I. O毫摩爾(mmol)的乙酸鋅，I. Ommol的單質硒粉，將I. Ommol的乙酸鋅和5ml油酸溶劑在小燒杯中混合,將燒杯轉移至磁力攪拌加熱器上,在400rpm下磁力攪拌，并將溫度升溫至120度，并在此溫度下保持60分鐘，此時溶液為無色透明溶液(將該溶液稱為溶液A)。將I. Ommol的單質硒粉和15ml十八烯倒入50ml的三頸燒瓶中，通入氮氣為反應提供無氧環境，為將溶液中的空氣充分排除，在反應過程中三頸燒瓶一直是在氮氣環境下。溶液在500rpm下磁力攪拌并升溫至280度(即注入溫度為280度)，此時硒粉已經完全溶解在十八烯中，溶液為淺黃色透明溶液。在該溫度下保持繼續攪拌約30分鐘，將上述燒杯中乙酸鋅的油酸溶液即溶液A迅速注入到該三頸燒瓶中硒粉的十八烯溶液中，此時迅速調整燒瓶中的溫度至260度(即反應溫度為260度)，混合液在260度下反應40分鐘，使得前軀體充分反應得到納米顆粒，反應結束后，關閉熱源，利用冷水浴降溫至室溫；加入大量丙酮沉淀出納米顆粒，然后在4500rpm下離心獲取沉淀,沉淀中加入5毫升正己烷溶劑，超聲分散(kq2200b超聲清洗器，600w, 25°C )，再用大本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種形貌可控ZnSe納米顆粒的無膦熱注入的制備方法，包括如下步驟：步驟1：將金屬有機鹽試劑分散在第一有機溶劑中；步驟2：上述含有金屬有機鹽的第一有機溶液在空氣中磁力攪拌，同時升溫，保持預定時間后，使得其中的金屬有機鹽全部溶解形成第一金屬鹽前軀體；步驟3：將單質硒分散在第二有機溶劑中；步驟4：上述含有單質硒的第二有機溶液在預定氣氛下磁力攪拌，同時升溫，保持一預定時間后，使得其中的單質硒全部溶解形成第二前軀體；步驟5：將步驟2中獲得的第一金屬鹽前軀體使用注射器注入至步驟4的第二前軀體中，形成反應溶液；步驟6：將反應溶液升溫，保持一預定的時間后關閉電源，用水浴冷卻至室溫，得到反應產物；步驟7：將步驟6中的反應產物用丙酮沉淀，然后離心收集，再用正己烷/丙酮體系反復洗滌，得到純ZnSe納米顆粒。

【技術特征摘要】
1.ー種形貌可控ZnSe納米顆粒的無膦熱注入的制備方法，包括如下步驟 步驟I :將金屬有機鹽試劑分散在第一有機溶劑中； 步驟2 :上述含有金屬有機鹽的第一有機溶液在空氣中磁力攪拌，同時升溫，保持預定時間后，使得其中的金屬有機鹽全部溶解形成第一金屬鹽前軀體； 步驟3 :將單質硒分散在第二有機溶劑中； 步驟4 :上述含有單質硒的第二有機溶液在預定氣氛下磁力攪拌，同時升溫，保持ー預定時間后，使得其中的單質硒全部溶解形成第二前軀體； 步驟5 :將步驟2中獲得的第一金屬鹽前軀體使用注射器注入至步驟4的第二前軀體中，形成反應溶液； 步驟6:將反應溶液升溫，保持一預定的時間后關閉電源，用水浴冷卻至室溫，得到反 應產物； 步驟7 :將步驟6中的反應產物用丙酮沉淀，然后離心收集，再用正己烷/丙酮體系反復洗漆，得到純ZnSe納米顆粒。2.如權利要求I所述的形貌可控ZnSe納米顆粒的無膦熱注入制備方法，其中步驟I所述使用的金屬...

【專利技術屬性】
技術研發人員：畢瑜，曲勝春，王占國，
申請(專利權)人：中國科學院半導體研究所，
類型：發明
國別省市：