本發明涉及量子點合成領域，尤其涉及一種Cd_1-xZn_xSe合金納米棒及其制備方法。

背景技術：

近年來，量子點作為一種高能效，廣色域的發光材料，其在許多領域表現出非常高的應用價值，包括照明、顯示、太陽能轉換以及分子和細胞成像。相應的，為使得量子點滿足在各領域的應用要求，不斷改進的實驗方法已經可以實現制備尺寸、形貌、空間取向性、組成成分以及晶體結構等方面高度可調的量子點材料。尤其是不同成分的合金量子點可以對較寬的光譜范圍進行吸收，其梯度能級結構可以協同吸收較寬光譜范圍的光子，從而增加載流子的利用效率，進而增強光轉換效率，因而在光伏和光催化領域有很高的應用價值。

但是，由于濕化學法合成量子點的復雜性，我們很難在合成過程中同時實現對量子點的尺寸、形貌、空間取向性、組成成分以及晶體結構的精確控制。特別是對于合金量子點，在單次實驗步驟中，通過對多個反應組分活性的控制實現對合金量子點的成分、尺寸的控制是非常困難的。

因此，現有技術還有待于改進和發展。

技術實現要素：

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種Cd_1-xZn_xSe合金納米棒及其制備方法，旨在解決現有方法對合金納米棒的成分、尺寸的控制困難的問題。

本發明的技術方案如下：

一種Cd_1-xZn_xSe合金納米棒的制備方法，其中，包括步驟：在惰性氣體氛圍下，將Ag₂Se納米棒分散在溶劑中，加熱至60~70℃，加入三丁基膦，隨后將鎘前驅體和鋅前驅體的混合溶液加入到反應體系中，室溫攪拌1.8~2.2h后，將產物清洗，反復溶解、沉淀，離心提純，得到Cd_1-xZn_xSe合金納米棒，其中，0＜x＜1。

所述的Cd_1-xZn_xSe合金納米棒的制備方法，其中，所述鎘前驅體和鋅前驅體的摩爾比為1~2：4~5。

所述的Cd_1-xZn_xSe合金納米棒的制備方法，其中，所述鎘前驅體為Cd(NO₃)₂溶液，鋅前驅體為Zn(NO₃)₂溶液。

所述的Cd_1-xZn_xSe合金納米棒的制備方法，其中，加熱至65℃。

所述的Cd_1-xZn_xSe合金納米棒的制備方法，其中，所述Ag₂Se納米棒的制備方法包括步驟：在惰性氣體氛圍下，將SeO₂粉末分散在水溶液中，隨后添加羧甲基纖維素鈉的NaOH溶液，室溫下攪拌；當混合溶液變透明時，將NaBH₄溶液添加到混合溶液中，室溫攪拌20~30 mins，隨后將AgNO₃溶液注入到混合溶液中，室溫攪拌1.8~2.2h后，得到Ag₂Se納米棒；

所述的Cd_1-xZn_xSe合金納米棒的制備方法，其中，SeO₂、NaOH、NaBH₄、AgNO₃的摩爾比為1~2：1~5：1~2：2~5。

所述的Cd_1-xZn_xSe合金納米棒的制備方法，其中，所述NaOH溶液為摩爾濃度0.5~1.5 mol/L的NaOH溶液。

所述的Cd_1-xZn_xSe合金納米棒的制備方法，其中，所述NaBH₄溶液為摩爾濃度0.5~1.5 mol/L的NaBH₄溶液。

一種Cd_1-xZn_xSe合金納米棒，其中，采用如上任一所述的Cd_1-xZn_xSe合金納米棒的制備方法制備而成。

所述的Cd_1-xZn_xSe合金納米棒，其中，所述Cd_1-xZn_xSe合金納米棒為綠色發光Cd_1-xZn_xSe合金納米棒或紅色發光Cd_1-xZn_xSe合金納米棒。

有益效果：本發明通過陽離子交換技術將環境友好的Ag₂Se納米棒轉換成Cd_1-xZn_xSe合金納米棒。陽離子交換過程中，合金納米棒的形貌和尺寸未發生變化。

附圖說明

圖1為本發明Ag₂Se納米棒生成Cd_1-xZn_xSe合金納米棒的示意圖。

具體實施方式

本發明提供一種Cd_1-xZn_xSe合金納米棒及其制備方法，為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明的一種Cd_1-xZn_xSe合金納米棒的制備方法較佳實施例，其包括步驟：在惰性氣體氛圍下，將Ag₂Se納米棒分散在溶劑（如丁醇）中，加熱至60~70℃，加入三丁基膦，隨后將鎘前驅體（如Cd(NO₃)₂溶液）和鋅前驅體（如Zn(NO₃)₂溶液）的混合溶液加入到反應體系中，室溫攪拌1.8~2.2h后，將產物清洗，反復溶解、沉淀，離心提純，得到Cd_1-xZn_xSe合金納米棒，其中，0＜x＜1。

上述步驟具體為，在惰性氣體氛圍下，將Ag₂Se納米棒分散在丁醇溶液中，加熱至60~70℃（如65℃），加入三丁基膦，隨后將一定摩爾比的鎘前驅體（如Cd(NO₃)₂溶液）和鋅前驅體（如Zn(NO₃)₂溶液）的丁醇溶液加入到反應體系中，室溫攪拌1.8~2.2h（如2h）后，隨后將溶液中的產物用去離子水和乙醇清洗，產物反復溶解、沉淀，離心提純，得到Cd_1-xZn_xSe合金納米棒，其中，0＜x＜1；

優選地，鎘前驅體（如Cd(NO₃)₂溶液）和鋅前驅體（如Zn(NO₃)₂溶液）的摩爾比為1~2：4~5，例如，摩爾比為1：4。

陽離子交換技術是一種局部規整反應，反應過程中陰離子的晶格陣列被保留，而原有的陽離子被新的陽離子替換，其實施主要利用陽離子擴散速率遠高于陰離子的擴散速率的原理。因此，陽離子交換反應過程中，膠體納米晶的整體形貌可以得到保持。本發明通過陽離子交換技術將環境友好的Ag₂Se納米棒轉換成Cd_1-xZn_xSe合金納米棒。Cd_1-xZn_xSe合金納米棒的成分可通過調節反應物Cd²⁺：Zn²⁺的比例實現調控。陽離子交換過程中，合金納米棒的形貌和尺寸未發生變化。本發明方法是一種靈活的后處理量子點方法，實現合金納米棒可控制備。

圖1為本發明Ag₂Se納米棒生成Cd_1-xZn_xSe合金納米棒的示意圖，如圖所示，通過陽離子交換技術Ag₂Se納米棒中的Ag⁺陽離子被Cd²⁺陽離子和Zn²⁺陽離子替換，Ag₂Se納米棒轉換成Cd_1-xZn_xSe合金納米棒。本發明Cd_1-xZn_xSe合金納米棒的成分可通過調節反應物Cd²⁺：Zn²⁺的比例實現調控。陽離子交換過程中，合金納米棒的形貌和尺寸未發生變化。

具體地，所述Ag₂Se納米棒的制備方法包括步驟：在惰性氣體氛圍下，將SeO₂粉末分散在水溶液中，隨后添加羧甲基纖維素鈉的NaOH溶液（優選摩爾濃度0.5~1.5 mol/L的NaOH溶液，更優選1.0 mol/L的NaOH溶液），室溫下強力攪拌；當混合溶液變透明時，將NaBH₄溶液（優選摩爾濃度0.5~1.5 mol/L的NaBH₄溶液，更優選1.0 mol/L的NaBH₄溶液）添加到混合溶液中，室溫攪拌20~30 mins（如25 mins），隨后將AgNO₃溶液緩慢的注入到混合溶液中，室溫攪拌1.8~2.2h（如2h）后，反應溶液變黑色，隨后將溶液中的Ag₂Se納米棒用去離子水和乙醇清洗，得到Ag₂Se納米棒；

優選地， SeO₂、NaOH、NaBH₄、AgNO₃的摩爾比為1~2：1~5：1~2：2~5。

基于上述方法，本發明提供一種Cd_1-xZn_xSe合金納米棒，其采用如上任一所述的Cd_1-xZn_xSe合金納米棒的制備方法制備而成。

下面通過實施例對本發明進行詳細說明。

實施例1

長徑比為1000 nm:50 nm的綠色發光Cd_1-xZn_xSe合金納米棒的制備步驟如下：

（1）Ag₂Se納米棒的制備：在惰性氣體氛圍下，將1 mmol的SeO₂粉末分散在水溶液中，隨后添加10 mL的含有500 mg的羧甲基纖維素鈉的1.0 mol/L的NaOH溶液，室溫下強力攪拌；當混合溶液變透明時，將1 mL 的1.0 mol/L的NaBH₄溶液添加到混合溶液中，室溫攪拌25 mins，隨后將AgNO₃溶液緩慢的注入到混合溶液中，室溫攪拌2h后，反應溶液變黑色，隨后將溶液中的Ag₂Se納米棒用去離子水和乙醇清洗，得到Ag₂Se納米棒。

（2）陽離子交換方法制備Cd_1-xZn_xSe合金納米棒：在惰性氣體氛圍下，將含有1 mmol Se的Ag₂Se納米棒分散在丁醇溶液中，加熱至65℃，加入0.2 mL的三丁基膦，隨后將摩爾比為0.2 mmol:0.8 mmol的Cd(NO₃)₂和Zn(NO₃)₂的丁醇溶液加入到反應體系中，室溫攪拌2h后，隨后將溶液中的產物用去離子水和乙醇清洗，產物反復溶解、沉淀、離心提純，得到綠色發光Cd_1-xZn_xSe合金納米棒。

實施例2

長徑比為1000 nm:50 nm的紅色發光Cd_1-xZn_xSe合金納米棒的制備步驟如下：

（1）Ag₂Se納米棒的制備：在惰性氣體氛圍下，將1 mmol的SeO₂粉末分散在水溶液中，隨后添加10 mL的含有500 mg的羧甲基纖維素鈉的1 mol/L的NaOH溶液，室溫下強力攪拌；當混合溶液變透明時，將1 mL 的1.0 mol/L的NaBH₄溶液添加到混合溶液中，室溫攪拌25 mins，隨后將AgNO₃溶液緩慢的注入到混合溶液中，室溫攪拌2h后，反應溶液變黑色，隨后將溶液中的Ag₂Se納米棒用去離子水和乙醇清洗，得到Ag₂Se納米棒。

（2）陽離子交換方法制備Cd_1-xZn_xSe合金納米棒：在惰性氣體氛圍下，將含有1 mmol Se的Ag₂Se納米棒分散在丁醇溶液中，加熱至65℃，加入0.2 mL的三丁基膦，隨后將摩爾比為0.6 mmol:0.4 mmol的Cd(NO₃)₂和Zn(NO₃)₂的丁醇溶液加入到反應體系中，室溫攪拌2h后，隨后將溶液中的產物用去離子水和乙醇清洗，產物反復溶解、沉淀，離心提純，得到紅色發光Cd_1-xZn_xSe合金納米棒。

綜上所述，本發明提供的一種Cd_1-xZn_xSe合金納米棒及其制備方法，本發明通過陽離子交換技術將環境友好的Ag₂Se納米棒轉換成Cd_1-xZn_xSe合金納米棒。Cd_1-xZn_xSe合金納米棒的成分可通過調節反應物Cd²⁺：Zn²⁺的比例實現調控。陽離子交換過程中，合金納米棒的形貌和尺寸未發生變化。本發明方法是一種靈活的后處理量子點方法，實現合金納米棒可控制備。

應當理解的是，本發明的應用不限于上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。