一种用于胶体CdSe纳米晶体的蚀刻剂及方法

摘要

本发明公开了一种用于胶体CdSe纳米晶体的蚀刻剂，所述的蚀刻剂包含醋酸铜、硬脂酸锌和硒粉，其中，醋酸铜、硬脂酸锌和硒粉的摩尔比为1∶(10～15)∶(10～15)。本发明同时提出了用上述蚀刻剂蚀刻CdSe纳米晶体的方法。利用本发明的方法可以使CdSe纳米晶体由最初的5.6nm刻蚀到2.6nm。本发明的蚀刻剂原料简单，成本低廉，利用本发明的蚀刻剂对CdSe纳米晶体进行蚀刻，可以方便地实现CdSe纳米晶体尺寸的裁剪，可以实现对CdSe纳米晶体的发光峰从红光到蓝光的宽范围刻蚀，且荧光光谱半高宽较窄，同时，刻蚀过程中CdSe纳米晶体形貌和组成元素不发生改变，且无任何附加产物，可控性强，重复性好。

说明书

技术领域

本发明属于纳米晶体领域，具体地涉及一种用于胶体CdSe纳米晶体的蚀刻 剂及方法。

背景技术

作为纳米晶体的一个典型代表，CdSe纳米晶体的性质和相关应用被广泛研 究。在数年前就已经有研究者报道过单个CdSe纳米晶体中的量子限制Stark效 应。基于CdSe的核壳结构CdSe/CdS纳米晶体显示出对Auger效应的抑制。CdSe 和基于CdSe的纳米晶体还被用来实现全彩色的显示器件。

纳米晶体的形状和尺寸作为其性质表现的基础受到大家的重视。在CdSe纳 米晶体的尺寸控制方面已经有很多报道。在三氯甲烷溶液中的光化学刻蚀法就被 用来裁剪CdSe纳米晶体的形状和尺寸。3-氨基-1-丙醇和水的混合物可以对CdSe 纳米晶体进行缓慢的化学刻蚀，并通过光谱和结构分析来证明刻蚀结果。通过酸 处理和Se的热解吸附，CdSe纳米线被刻蚀到原来尺寸的60％左右。H₂O₂被用 来刻蚀CdSe纳米晶体以得到全色光发射。另外，离子交换也是纳米晶体刻蚀的 一种常用的有效方法。但是，在以往的报道中，离子交换刻蚀法经常会在刻蚀的 同时产生新的纳米晶体。这在某种程度上对纳米晶体的刻蚀和想要得到的结果带 来一定的不利影响。在对纳米晶体尺寸进行裁剪的同时，不产生新的纳米晶体这 个问题值得研究。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种用于胶体CdSe纳米晶体的蚀刻剂。

本发明还要解决的技术问题在于提供一种胶体CdSe纳米晶体的蚀刻方法， 该方法可以简便的实现对纳米晶体尺寸的裁剪，同时不产生新的纳米晶体，可控 性强，无附加物的产生。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明提出了一种用于胶体CdSe纳米晶 体的蚀刻剂，所述的蚀刻剂包含醋酸铜、硬脂酸锌和硒粉，其中，醋酸铜、硬脂 酸锌和硒粉的摩尔比为1∶(10～15)∶(10～15)。优选地，所述蚀刻剂中醋酸铜、 硬脂酸锌和硒粉的摩尔比为1∶12∶12。

本发明进一步提出了一种胶体CdSe纳米晶体的蚀刻方法，其利用上述的蚀 刻剂完成蚀刻步骤。

具体地，上述蚀刻过程包括如下步骤：

将CdSe纳米晶体、十八胺和十八烯一起装入反应器中，开启磁力搅拌，在 氩气环境下加热到100～130℃，上述CdSe纳米晶体可用常规的方法进行制备。

(2)向上述反应器中加入醋酸铜的三丁基膦溶液并稳定10～20min分钟，然 后将上述反应液加热至220～250℃；

(3)向步骤(2)得到的反应液中加入硒和硬脂酸锌进行蚀刻反应，通过控 制反应时间和醋酸铜、硒和硬脂酸锌的加入量来调节蚀刻的程度。

优选地，在步骤(1)中，CdSe纳米晶体、十八胺和十八烯的用量比为0.05 mmol∶1～3ml∶10～15ml。

有益效果：与现有技术相比，本发明的蚀刻剂原料简单，成本低廉，利用本 发明的蚀刻剂对CdSe纳米晶体进行蚀刻，可以方便地实现CdSe纳米晶体尺寸 的裁剪，可以实现对CdSe纳米晶体的发光峰从红光到蓝光的宽范围刻蚀，且荧 光光谱半高宽较窄，同时，刻蚀过程中CdSe纳米晶体形貌和组成元素不发生改 变，且无任何附加产物，可控性强，重复性好。

附图说明

图1为CdSe纳米晶体刻蚀过程示意图；

图2为不同反应时间的CdSe纳米晶体的吸收光谱，荧光光谱和紫外灯照射 下的数码照片；

图3为不同反应时间的CdSe纳米晶体的透射电镜图；

图4为不同反应时间的CdSe纳米晶体的X射线衍射图。

具体实施方式

本发明提供了一种用于胶体CdSe纳米晶体的蚀刻剂，其特征在于，所述的 蚀刻剂包含醋酸铜、硬脂酸锌和硒粉，其中，醋酸铜、硬脂酸锌和硒粉的摩尔比 为1∶(10～15)∶(10～15)。利用上述蚀刻剂进行蚀刻的步骤包括：

(1)将CdSe纳米晶体、十八胺和十八烯一起装入反应器中，开启磁力搅 拌，在氩气环境下加热到100～130℃；

(2)向上述反应器中加入醋酸铜的三丁基膦溶液并稳定10～20min分钟，然 后将上述反应液加热至220～250℃；

(3)向步骤(2)得到的反应液中加入硒和硬脂酸锌进行蚀刻反应，通过控 制反应时间和醋酸铜、硒和硬脂酸锌的加入量来调节蚀刻的程度。

本发明的蚀刻过程图如图1所示。首先，Cu²⁺被Se^2-还原成Cu⁺，然后Cd²⁺和Cu⁺离子交换，这样CdSe就被刻蚀掉。

下面通过具体的实施例详细说明本发明。

(一)原始CdSe纳米晶体制备

将1.9g硒粉和8.2g三丁基膦(TBP)超声溶解备用；将0.0128g氧化镉 (CdO)、0.6779g油酸(OA)和4.3093g十八烯(ODE)置于三口烧瓶中，并 利用氩气排出反应系统中的空气；将上述反应物加热至230℃使溶液澄清；然后 将上述溶液冷却至室温后加入1g ODA和3ml OA的混合物并利用氩气排除空 气；将反应溶液加热至260℃，稳定后迅速注入浓度为2.4M Se的TBP溶液0.25 ml，反应进行20分钟后停止，对反应生成的CdSe纳米晶体通过离心沉淀进行 提纯，结果得到约0.01mmol的CdSe纳米晶体，将得到的CdSe纳米晶体溶解 于甲苯或正己烷中备用。

(二)CdSe纳米晶体的刻蚀

(1)将制备好的原始CdSe纳米晶体(0.0025mmol)、ODA(1ml)，ODE(12 ml)置入三口烧瓶中，在氩气环境下加热至120℃；

(2)将1ml浓度为0.02M的CuAC₂的TBP溶液注入上述溶液中并在120℃ 下稳定15分钟，然后将溶液加热至240℃；

(3)往上述液体中先后加入硒(0.1ml×2.4M)和硬脂酸锌/TBP(1.2ml ×0.2M)，控制刻蚀反应时间。

粒径的变化通过TEM照片和PL谱计算得到。由TEM照片、X射线衍射谱 和元素分析可知刻蚀过程中CdSe纳米晶体的形貌和组成元素。

蚀刻结果：

如图2所示，图2为刻蚀过程中CdSe纳米晶体的吸收光谱(左)、荧光光 谱(右)和紫外灯照射下的数码照片(右图插图)，从图中可以看出，随着蚀刻 时间的增加，CdSe纳米晶体的发光峰从红光变到到蓝光，同时粒径不断减小， 如图3所示。具体来说，原始CdSe纳米晶体粒径为5.6nm，光致发光峰位为619 nm，经过40分钟的刻蚀反应后得到的CdSe纳米晶体粒径为2.6nm，光致发光 峰位为526nm。从图4可以看出，在整个蚀刻过程中，CdSe纳米晶体的形貌和 组成元素未发生改变。

综上所述，本发明的方法可以简便的实现对纳米晶体尺寸的裁剪，同时不产 生新的纳米晶体，可控性强，无附加物的产生。