CdTe量子点/层状材料复合荧光粉的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种CdTe量子点/层状材料复合荧光粉的制备方法，该方法以CdTe量子点和层状材料(麦羟硅钠石、蒙脱土、α-磷酸锆)为原料，采用静电组装的方法制备CdTe量子点/层状材料复合荧光粉。所制备的CdTe量子点/层状材料复合荧光粉荧光性能优异。该发明工艺简单、成本低廉，有良好的应用前景。
【专利说明】
CdTe量子点/层状材料复合荧光粉的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种CdTe量子点/层状材料复合荧光粉的制备方法，属于纳米材料制备技术的领域。
【背景技术】
[0002]半导体量子点因其在光电器件，非线性光学器件及生物标签等领域中具有广泛的应用而备受关注。量子点在溶液中是可以稳定存在的，故通常是以分散在有机溶剂或水中的胶体形式被应用，但其沉淀析出后因表面的不稳定性极易发生团聚而失去了原有的量子尺寸效应和光学优势，且对大多数纳米粒子来说，这种团聚是不可逆的。将量子点应用于固体集成器件中面临的最大困难是保证量子点在固体基质中的稳定性和分散性。为了解决这个问题，人们已致力于合成量子点/聚合物纳米复合物及量子点无机纳米复合物。虽然人们在无机纳米复合物的制备上已作出巨大的努力，但是寻找更为简便制备具有优良荧光性能的量子点无机纳米复合材料的方法仍是人们致力追求的目标。
[0003]层状材料是一类具有层状主体结构的化合物，如无机硅酸盐、磷酸盐等层状化合物具有特定的结构单元通过共角、边、面堆积而成的空间结构，层间有可移动的带相反电荷的离子或中性分子，用以补偿层板的电荷平衡。层内存在强烈的共价键作用，层间则一般存在范德华力或静电力等弱的相互作用。层状化合物的这一结构，赋予了它两个特性:层间离子的可交换性、交换后的产物具有较高的稳定性。这就为基于层状化合物构筑复合材料打下了基础。采用静电组装方法，将CdTe量子点引入层状主体中，利用层状主体层板的限域作用有望得到稳定的荧光性能优异的CdTe量子点/层状材料复合荧光粉。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种CdTe量子点/层状材料复合荧光粉的制备方法，该方法以CdTe量子点和层状材料(蒙脱土、麦羟硅钠石、α -磷酸锆)为原料，采用静电组装的方法制备荧光性能优异的CdTe量子点/层状材料复合荧光粉。
[0005]1.CdTe量子点/层状材料复合荧光粉的制备方法，具体步骤如下:
[0006](I)碲源NaHTe的制备:将NaBH4置于反应器A中，加去离子水溶解，用N 2吹扫反应器A 5min，后快速加入Te粉，使Te粉的质量比为2: 1，80°C水浴条件密闭搅拌，使黑色Te粉全部溶解，最终变为无色透明溶液。
[0007](2)水相合成表面带负电的CdTe量子点:以水为溶剂，将镉盐(包括氯化镉、硝酸镉或它们的水合物之一)充分溶解于反应器B中使镉盐浓度为10 3M,密闭搅拌，再滴加巯基化合物(包括巯基乙酸、巯基丙酸或巯基丁二酸)形成镉盐-巯基络合物，使镉盐Cd2+与巯基化合物摩尔比为3: 1，用NaOH调节pH = 8?11，再向镉盐-巯基络合物中滴加步骤
(I)中制备好的碲源NaHTe溶液，使镉盐Cd2+与NaHTe摩尔比为10: 1，惰性气体N2保护，搅拌加热沸腾后回流20min?12h。
[0008](3)将步骤(2)制备得到的表面带负电的巯基化合物修饰的CdTe量子点溶液与层间带正电的层状材料进行混合，室温磁力搅拌l_12h。之后离心分离，洗涤，60°C干燥2h，获得CdTe量子点/层状材料复合荧光粉。
[0009]本发明中所述CdTe量子点/层状材料复合荧光粉中复合的CdTe量子点质量分数为0.5?5%，所述的层状材料为十六烷基三甲基溴化铵阳离子柱撑后层间带正电的层状材料，所述的层状材料原料包括天然蒙脱土，水热合成的麦羟硅钠石，水热合成的α -磷酸锆。
[0010]2.按照本发明所述的制备方法具有以下优点:
[0011](I)所制备的CdTe量子点/层状材料复合荧光粉荧光性能优异。
[0012](2)该发明工艺简单、成本低廉，有良好的应用前景。
【附图说明】
[0013]图1实施例2的CdTe量子点/麦羟硅钠石复合荧光粉的XRD图
[0014]图2实施例2的CdTe量子点/麦羟硅钠石复合荧光粉的紫外灯下照片
[0015]图3实施例2的CdTe量子点/麦羟硅钠石复合荧光粉的荧光光谱图
[0016]图4实施例5的CdTe量子点/蒙脱土复合荧光粉的荧光光谱图
[0017]图5实施例6的CdTe量子点/ α -磷酸锆复合荧光粉的荧光光谱图
【具体实施方式】
[0018]以下结合实例来进一步说明本发明，实施例1-6为制备实例，该实施例仅用于说明，而不限制本发明的实际应用范围。
[0019]实施例1
[0020](I)碲源NaHTe的制备:称取0.12g NaBH4置于反应器A中，加去离子水溶解，用N2吹扫反应器A 5min，后快速加入0.06g Te粉，80°C水浴条件密闭搅拌，使黑色Te粉全部溶解，最终变为无色透明溶液。
[0021](2)水相合成表面带负电的CdTe量子点:向500mL三口烧瓶中加入0.23gCdCl2.2.5Η20，并用240mL去离子水溶解，通N2搅拌20min，注入200 yL巯基乙酸，用2mol/LNaOH溶液调节烧瓶内溶液pH = 10，继续通N2并剧烈搅拌20min后，迅速用针管吸取0.4mL新鲜制备的NaHTe溶液注入烧瓶内，使n(Cd2+): η (Te2): n (TGA) = I: 0.1: 3，搅拌加热沸腾后回流20min，得到最大发射波长为532nm的CdTe量子点溶液。
[0022](3)通过S12-NaOH-Na2CO3体系水热合成麦羟硅钠石，接着对所合成的麦羟硅钠石酸化剥离，再进一步引入十六烷基三甲基溴化铵进行柱撑得到十六烷基三甲基溴化铵阳离子柱撑的麦羟硅钠石。将步骤(2)得到的CdTe量子点溶液与十六烷基三甲基溴化铵阳离子柱撑后的麦羟硅钠石按液固比为50mL/0.5g进行混合，室温磁力搅拌5h。之后离心分离，洗涤，60°C干燥2h，得到CdTe量子点质量分数为1%的CMTe量子点/麦轻娃钠石复合荧光粉，其最大发射波长为532nm。
[0023]实施例2
[0024](I)碲源NaHTe的制备如实施例1⑴。
[0025](2)水相合成表面带负电的CdTe量子点与实施例1(2)不同之处在于:沸腾后回流时间为2h，得到最大发射波长为550nm的CdTe量子点溶液。
[0026](3)十六烷基三甲基溴化铵阳离子柱撑的麦羟硅钠石的制备如实施例1 (3)。接着将步骤(2)得到的CdTe量子点溶液与十六烷基三甲基溴化铵阳离子柱撑后的麦羟硅钠石按液固比为50mL/0.5g进行混合，室温磁力搅拌5h。之后离心分离，洗涤，60°C干燥2h，得到CdTe量子点质量分数为I %的CMTe量子点/麦轻娃钠石复合焚光粉，其最大发射波长为555nm。
[0027]实施例3
[0028](I)碲源NaHTe的制备如实施例1 (I)。
[0029](2)水相合成表面带负电的CdTe量子点与实施例1(2)不同之处在于:pH = 11，沸腾后回流时间为12h，得到最大发射波长为578nm的CdTe量子点溶液。
[0030](3)十六烷基三甲基溴化铵阳离子柱撑的麦羟硅钠石的制备如实施例1 (3)。接着将步骤(2)得到的CdTe量子点溶液与十六烷基三甲基溴化铵阳离子柱撑后的麦羟硅钠石按液固比为50mL/0.5g进行混合，室温磁力搅拌5h。之后离心分离，洗涤，60°C干燥2h，得到CdTe量子点质量分数为I %的CMTe量子点/麦轻娃钠石复合焚光粉，其最大发射波长为591nm0
[0031]实施例4
[0032](I)碲源NaHTe的制备如实施例1 (I)。
[0033](2)水相合成表面带负电的CdTe量子点如实施例2(2)，得到最大发射波长为550nm的CdTe量子点溶液。
[0034](3)本步骤与实施例2(3)不同之处在于:将CdTe量子点溶液与十六烷基三甲基溴化铵阳离子柱撑后的麦羟硅钠石按液固比为75mL/0.5g进行混合，室温磁力搅拌5h。之后离心分离，洗涤，60°C干燥2h，得到CdTe量子点质量分数为1.5%的CdTe量子点/麦羟娃钠石复合焚光粉，其最大发射波长为558nm。
[0035]实施例5
[0036](I)碲源NaHTe的制备如实施例1 (I)。
[0037](2)水相合成表面带负电的CdTe量子点如实施例2(2)，得到最大发射波长为550nm的CdTe量子点溶液。
[0038](3)采用十六烷基三甲基溴化铵对天然蒙脱土进行柱撑，接着将步骤(2)得到的CdTe量子点溶液与十六烷基三甲基溴化铵阳离子柱撑后的蒙脱土按液固比为25mL/0.5g进行混合，室温磁力搅拌5h。之后离心分离，洗涤，60°C干燥2h，得到CdTe量子点质量分数为0.5%的CdTe量子点/蒙脱土复合荧光粉，其最大发射波长为555nm。
[0039]实施例6
[0040](I)碲源NaHTe的制备如实施例1 (I)。
[0041](2)水相合成表面带负电的CdTe量子点与实施例1(2)不同之处在于:沸腾后回流时间为6h，得到最大发射波长为560nm的CdTe量子点溶液。
[0042](3)以ZrOCl2.8H20、H3PO4S原料水热合成α -磷酸锆，接着对所合成的α -磷酸锆剥离，再进一步引入十六烷基三甲基溴化铵进行柱撑得到十六烷基三甲基溴化铵阳离子柱撑的α-磷酸锆。将步骤(2)得到的CdTe量子点溶液与十六烷基三甲基溴化铵阳离子柱撑后的α -磷酸锆按液固比为25mL/0.5g进行混合，室温磁力搅拌5h。之后离心分离，洗涤，60°C干燥2h，得到CdTe量子点质量分数为0.5 %的CdTe量子点/ α -磷酸锆复合荧光粉，其最大发射波长为567nm。
【主权项】
1.一种CdTe量子点/层状材料复合荧光粉的制备方法，其特征在于，所述的CdTe量子点/层状材料复合荧光粉是由层间带电荷的层状材料与带相反电荷的CdTe量子点发生静电组装得到。2.根据权利要求1所述的CdTe量子点/层状材料复合荧光粉的制备方法，其特征在于，所述的CdTe量子点/层状材料复合荧光粉中复合的CdTe量子点质量分数为0.5?5%。3.根据权利要求1所述的CdTe量子点/层状材料复合荧光粉的制备方法，其特征在于，具体步骤如下: (1)碲源NaHTe的制备:将NaBH4置于反应器A中，加去离子水溶解，用N2吹扫反应器A5min，后快速加入Te粉，使Te粉的质量比为2: 1，80°C水浴条件密闭搅拌，使黑色Te粉全部溶解，最终变为无色透明溶液。 (2)水相合成表面带负电的CdTe量子点:以水为溶剂，将镉盐(包括氯化镉、硝酸镉或它们的水合物之一)充分溶解于反应器B中使镉盐浓度为10 3M,密闭搅拌，再滴加巯基化合物(包括巯基乙酸、巯基丙酸或巯基丁二酸)形成镉盐-巯基络合物，使镉盐Cd2+与巯基化合物摩尔比为3: 1，用NaOH调节pH = 8?11，再向镉盐-巯基络合物中滴加步骤(I)中制备好的碲源NaHTe溶液，使镉盐Cd2+与NaHTe摩尔比为10: 1，惰性气体N2保护，加热沸腾后回流20min?12h。 (3)将步骤(2)制备得到的表面带负电的巯基化合物修饰的CdTe量子点溶液与层间带正电的层状材料进行混合，室温磁力搅拌I?12h。之后离心分离，洗涤，60°C干燥2h，获得CdTe量子点/层状材料复合荧光粉。4.根据权利要求1所述的CdTe量子点/层状材料复合荧光粉的制备方法，其特征在于，所述的层状材料为十六烷基三甲基溴化铵阳离子柱撑后层间带正电的层状材料，所用的层状材料原料包括天然蒙脱土，水热合成的麦羟硅钠石，水热合成的α -磷酸锆。
【文档编号】C09K11/88GK105885846SQ201510025472
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年1月20日
【发明人】刘建军, 黄艳妮, 左胜利, 于迎春
【申请人】北京化工大学