本發明涉及一種納米晶及制備方法，尤其是一種硒化鉛(PbSe)納米晶及其制備方法。

背景技術：

鉛基硫族化合物因其具有良好的光學和電學性能，是一類用途非常廣泛的無機材料，它們被大量地應用于光電探測器、場效應晶體管、太陽能電池等領域。其中，立方相硒化鉛的帶隙小(約0.28eV)、波爾激子半徑大(約46nm)，有利于對近紅外和短波紅外進行探測，是一種非常重要的紅外探測材料。PbSe納米晶由于在三個維度上均處于納米尺度，具有很高的比表面積，以它作為新一代紅外探測器的基礎單元，可以制得超高靈敏度和探測率的紅外器件。近期，人們為了獲得PbSe納米晶，做出了不懈的努力，如題為“Organometallic-Route Synthesis,Controllable Growth,Mechanism Investigation,and Surface Feature of PbSe Nanostructures with Tunable Shapes”，Langmuir，2014，30，2863-2872(“PbSe納米結構的液相可控制備、生長機理與表面特性”，《朗繆爾》2014年第30卷第10期2863-2872頁)的文章。該文中提及的產物的成分為PbSe納米晶、形貌為相互垂直的六角星形、尺寸為100～200nm；制備方法采用溶劑法，具體過程以三苯基膦硒和四苯基鉛為前驅體，通過調整二卞胺、油酸和油胺的溶劑配比為13:1:1時，獲得六角星形的PbSe納米晶。這種產物雖可用作新一代的紅外探測器的基礎單元，卻和其制備方法都存在著不足之處，首先，產物在三個維度上均為錐狀，易使相互間交叉堆積而發生團聚，大大地降低了比表面積；其次，制備過程中因使用價格比乙酸鉛高30余倍的四苯基鉛為前驅體而極大地提高了制作的成本，使其難以規模化工業生產和產品的商業化應用。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題為克服現有技術中的不足之處，提供一種結構合理，不易交叉堆積的硒化鉛納米晶。

本發明要解決的另一個技術問題為提供一種上述硒化鉛納米晶的制備方法。

為解決本發明的技術問題，所采用的技術方案為：硒化鉛納米晶由相互垂直的六觸角硒化鉛納米晶組成，特別是，

所述六觸角硒化鉛納米晶觸角的橫截面為四棱柱狀；

所述橫截面為四棱柱狀觸角的長度為90～110nm；

所述橫截面為四棱柱狀觸角的根部的棱邊長為55～65nm、端部的棱邊長為35～45nm。

為解決本發明的另一個技術問題，所采用的另一個技術方案為：上述硒化鉛納米晶的制備方法包括有機溶液法，特別是主要步驟如下：

步驟1，先按照35～45mmol/L的油酸鉛溶液和二卞胺的體積比為1：8～12的比例，將80～120℃的油酸鉛溶液于惰性氣氛中加入攪拌下的140～160℃的二卞胺中，待其溫度穩定為140～160℃后保溫10～20min，得到混合溶液，再將80～120℃的35～45mmol/L的含硒的二卞胺溶液于惰性氣氛中滴加入混合溶液中，滴加結束后將溫度升至190～210℃并保溫20～30min，其中，含硒的二卞胺溶液和混合溶液中的二卞胺的體積比為1：8～12，得到反應溶液；

步驟2，先將反應溶液于惰性氣氛中攪拌冷卻至室溫，得到反應漿料，再對反應漿料進行固液分離和洗滌的處理，制得硒化鉛納米晶。

作為硒化鉛納米晶的制備方法的進一步改進：

優選地，惰性氣氛為氮氣氣氛，或氬氣氣氛，或氦氣氣氛。

優選地，油酸鉛溶液的配制過程為，將三水合乙酸鉛(Pb(CH₃COO)₂·3H₂O)加入油酸中后，置于惰性氣氛中于80～120℃下攪拌至少4h。

優選地，含硒的二卞胺溶液的配制過程為，按照硒粉、三苯基磷和二卞胺的重量比為1：3～4：30～35的比例，將硒粉和三苯基磷加入二卞胺中后，置于惰性氣氛中于80～120℃下攪拌至少6h。

優選地，固液分離處理為離心分離，其轉速為6000～10000r/min、時間為10～15min。

優選地，洗滌處理為使用乙醇和水對分離得到的固態物進行3～5次的交替清洗，清洗時分離固態物為離心分離。

優選地，將制得的硒化鉛納米晶于乙醇中分散后置于≤10℃下保存。

相對于現有技術的有益效果是：

其一，對制得的目的產物分別使用X射線衍射儀和掃描電鏡進行表征，由其結果可知，目的產物的成分為硒化鉛納米晶、形貌為相互垂直的六觸角；其中，六觸角硒化鉛納米晶觸角的橫截面為四棱柱狀，四棱柱狀觸角的長度為90～110nm，觸角的根部的棱邊長為55～65nm、端部的棱邊長為35～45nm。這種由硒化鉛納米晶組裝成相互垂直的六觸角的目的產物，既由于硒化鉛自身的特質，又因其為納米級尺度，還由于相互垂直的六觸角的端部為四棱柱，而使其不僅具有良好的光學和電學性能，也具有極高的比表面積，還不易因堆積而發生團聚現象。

其二，制備方法簡單、科學、高效。不僅制得了結構合理，不易交叉堆積的目的產物——硒化鉛納米晶；還有著生產成本低，易于工業化規模生產的特點；從而使目的產物易于作為新一代紅外探測器的基礎單元，廣泛地用于商業化制造超高靈敏度和探測率的紅外器件。

附圖說明

圖1是對制備方法制得的目的產物使用X射線衍射(XRD)儀進行表征的結果之一。其中，XRD譜圖的底部曲線為硒化鉛的XRD標準譜線、上部曲線為目的產物的譜線；該XRD譜圖表明目的產物為結晶完美的單晶硒化鉛。

圖2是對制得的目的產物使用掃描電鏡(SEM)進行表征的結果之一。SEM圖像顯示出目的產物的形貌為相互垂直的其觸角的橫截面為四棱柱狀的六觸角。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的優選方式作進一步詳細的描述。

首先從市場購得或自行制得：

油酸鉛溶液；

二卞胺；

含硒的二卞胺溶液；

作為惰性氣氛的氮氣、氬氣和氦氣；其中，

油酸鉛溶液的配制過程為，將三水合乙酸鉛加入油酸中后，置于惰性氣氛中于80～120℃下攪拌至少4h。

含硒的二卞胺溶液的配制過程為，按照硒粉、三苯基磷和二卞胺的重量比為1：3～4：30～35的比例，將硒粉和三苯基磷加入二卞胺中后，置于惰性氣氛中于80～120℃下攪拌至少6h。

接著，

實施例1

制備的具體步驟為：

步驟1，先按照35mmol/L的油酸鉛溶液和二卞胺的體積比為1：12的比例，將80℃的油酸鉛溶液于惰性氣氛中加入攪拌下的160℃的二卞胺中，待其溫度穩定為160℃后保溫10min；其中，惰性氣氛為氮氣氣氛，得到混合溶液。再將80℃的35mmol/L的含硒的二卞胺溶液于惰性氣氛中滴加入混合溶液中，滴加結束后將溫度升至190℃并保溫30min；其中，含硒的二卞胺溶液和混合溶液中的二卞胺的體積比為1：12，惰性氣氛為氮氣氣氛，得到反應溶液。

步驟2，先將反應溶液于惰性氣氛中攪拌冷卻至室溫，得到反應漿料；其中，惰性氣氛為氮氣氣氛。再對反應漿料進行固液分離和洗滌的處理；其中，固液分離處理為離心分離，其轉速為6000r/min、時間為15min，洗滌處理為使用乙醇和水對分離得到的固態物進行3次的交替清洗，清洗時分離固態物為離心分離。制得如圖1中的曲線所示，以及近似于圖2所示的硒化鉛納米晶。

實施例2

制備的具體步驟為：

步驟1，先按照38mmol/L的油酸鉛溶液和二卞胺的體積比為1：11的比例，將90℃的油酸鉛溶液于惰性氣氛中加入攪拌下的155℃的二卞胺中，待其溫度穩定為155℃后保溫13min；其中，惰性氣氛為氮氣氣氛，得到混合溶液。再將90℃的38mmol/L的含硒的二卞胺溶液于惰性氣氛中滴加入混合溶液中，滴加結束后將溫度升至195℃并保溫28min；其中，含硒的二卞胺溶液和混合溶液中的二卞胺的體積比為1：11，惰性氣氛為氮氣氣氛，得到反應溶液。

步驟2，先將反應溶液于惰性氣氛中攪拌冷卻至室溫，得到反應漿料；其中，惰性氣氛為氮氣氣氛。再對反應漿料進行固液分離和洗滌的處理；其中，固液分離處理為離心分離，其轉速為7000r/min、時間為13min，洗滌處理為使用乙醇和水對分離得到的固態物進行3次的交替清洗，清洗時分離固態物為離心分離。制得如圖1中的曲線所示，以及近似于圖2所示的硒化鉛納米晶。

實施例3

制備的具體步驟為：

步驟1，先按照40mmol/L的油酸鉛溶液和二卞胺的體積比為1：10的比例，將100℃的油酸鉛溶液于惰性氣氛中加入攪拌下的150℃的二卞胺中，待其溫度穩定為150℃后保溫15min；其中，惰性氣氛為氮氣氣氛，得到混合溶液。再將100℃的40mmol/L的含硒的二卞胺溶液于惰性氣氛中滴加入混合溶液中，滴加結束后將溫度升至200℃并保溫25min；其中，含硒的二卞胺溶液和混合溶液中的二卞胺的體積比為1：10，惰性氣氛為氮氣氣氛，得到反應溶液。

步驟2，先將反應溶液于惰性氣氛中攪拌冷卻至室溫，得到反應漿料；其中，惰性氣氛為氮氣氣氛。再對反應漿料進行固液分離和洗滌的處理；其中，固液分離處理為離心分離，其轉速為8000r/min、時間為12min，洗滌處理為使用乙醇和水對分離得到的固態物進行4次的交替清洗，清洗時分離固態物為離心分離。制得如圖1中的曲線所示，以及如圖2所示的硒化鉛納米晶。

實施例4

制備的具體步驟為：

步驟1，先按照43mmol/L的油酸鉛溶液和二卞胺的體積比為1：9的比例，將110℃的油酸鉛溶液于惰性氣氛中加入攪拌下的145℃的二卞胺中，待其溫度穩定為145℃后保溫18min；其中，惰性氣氛為氮氣氣氛，得到混合溶液。再將110℃的43mmol/L的含硒的二卞胺溶液于惰性氣氛中滴加入混合溶液中，滴加結束后將溫度升至205℃并保溫23min；其中，含硒的二卞胺溶液和混合溶液中的二卞胺的體積比為1：9，惰性氣氛為氮氣氣氛，得到反應溶液。

步驟2，先將反應溶液于惰性氣氛中攪拌冷卻至室溫，得到反應漿料；其中，惰性氣氛為氮氣氣氛。再對反應漿料進行固液分離和洗滌的處理；其中，固液分離處理為離心分離，其轉速為9000r/min、時間為11min，洗滌處理為使用乙醇和水對分離得到的固態物進行4次的交替清洗，清洗時分離固態物為離心分離。制得如圖1中的曲線所示，以及近似于圖2所示的硒化鉛納米晶。

實施例5

制備的具體步驟為：

步驟1，先按照45mmol/L的油酸鉛溶液和二卞胺的體積比為1：8的比例，將120℃的油酸鉛溶液于惰性氣氛中加入攪拌下的140℃的二卞胺中，待其溫度穩定為140℃后保溫20min；其中，惰性氣氛為氮氣氣氛，得到混合溶液。再將120℃的45mmol/L的含硒的二卞胺溶液于惰性氣氛中滴加入混合溶液中，滴加結束后將溫度升至210℃并保溫20min；其中，含硒的二卞胺溶液和混合溶液中的二卞胺的體積比為1：8，惰性氣氛為氮氣氣氛，得到反應溶液。

步驟2，先將反應溶液于惰性氣氛中攪拌冷卻至室溫，得到反應漿料；其中，惰性氣氛為氮氣氣氛。再對反應漿料進行固液分離和洗滌的處理；其中，固液分離處理為離心分離，其轉速為10000r/min、時間為10min，洗滌處理為使用乙醇和水對分離得到的固態物進行5次的交替清洗，清洗時分離固態物為離心分離。制得如圖1中的曲線所示，以及近似于圖2所示的硒化鉛納米晶。

再分別選用作為惰性氣氛的氬氣氣氛或氦氣氣氛，重復上述實施例1～5，同樣制得了如圖1中的曲線所示，以及如或近似于圖2所示的硒化鉛納米晶。

若為利于目的產物的長期保存，可將制得的硒化鉛納米晶于乙醇中分散后置于≤10℃下保存。

顯然，本領域的技術人員可以對本發明的硒化鉛納米晶及其制備方法進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若對本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。