一種尺寸可控的單分散氧化銦錫納米晶的制備方法、產品及應用技術

本發明專利技術公開了一種尺寸可控的單分散氧化銦錫納米晶的制備方法，首先將單分散氧化銦錫納米晶、醋酸銦、醋酸亞錫、十四酸與十八烯混合，得到混合液A，經抽真空處理后，在110℃～140℃保溫1～3h；所述混合液A中單分散氧化銦錫納米晶的摩爾濃度為10-3～10-1M，醋酸亞錫、醋酸銦的摩爾比為0.01～0.25；將混合液A加熱到240℃～300℃，向混合液A中注入油胺，惰性氣體保護下,保溫2～5h，再經萃取、洗滌后得到所述的尺寸可控的單分散氧化銦錫納米晶；所述油胺的注入速度為1～10ml/h。制備得到的單分散氧化銦錫納米晶材料尺寸均一、且尺寸可控，可應用于制備基于表面等離激元原理的傳感、光學等器件。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及表面等離激元材料領域，具體涉及一種尺寸可控的單分散氧化銦錫納米晶的制備方法、產品及應用。
技術介紹
近年來，貴金屬材料由于其特有的光學特性，在激發條件下，其自由電子的集體振蕩形成的表面等離子體，在金屬結構附近形成增強的局域場，這種表面等離激元現象受到了廣泛關注，有望在表面增強拉曼散射、生物傳感及太陽能電池等領域取得應用。但是金屬材料由于較高的自由電子濃度導致其損耗大特別是在近紅外波段，而且金屬材料與傳統的大規模硅基集成電路的工藝兼容性差，也限制了其應用；在合成方面，由于金屬材料相對固定的自由電子濃度，表面等離激元的共振頻率只能通過金屬材料的尺寸和形狀來調節，這也增加應用的困難。Teranishi小組（Indium?Tin?Oxide?Nanoparticles?with?Compositionally?Tunable?Surface?Plasmon?Resonance?Frequencies?in?the?Near-IR?Region；Masayuki?Kanehara,Hayato?Koike,Taizo?Yoshinaga,and?Toshiharu?Teranishi；Journal?of?the?American?Chemical?Society,2009.131(49):p.17736-17737）發現透明電極材料氧化銦錫納米晶在近紅外區域存在局域表面等離體共振現象，氧化銦錫納米晶作為一種半導體材料，其自由電子濃度比金屬材料低兩個數量級，其特有的禁帶結構也有助于降低損耗。更重要的是其自由電子的濃度可以通過摻雜調節，即可以調節表面等離激元的共振峰位。浙江大學的周麗敏等人（銦錫氧（ITO）納米晶的可控合成；周麗敏，金一政，任玉萍，奕清，材料科學與工程學報，第30卷，第6期，第867～870頁）研究了ITO納米晶合成中不同羧酸對產物的形貌的影響。采用簡便的“一鍋法”在反應體系中采用直鏈的正辛酸鹽或具有支鏈結構的2-乙基己酸鹽，可以分別獲得單分散性較好的球狀納米晶和納米花。上述制備方法獲得的ITO納米晶的形貌可以通過羧酸的品種進行調控，但并無法對其尺寸進行調控。
技術實現思路
本專利技術提供一種尺寸可控的單分散氧化銦錫納米晶的制備方法，制備得到的單分散氧化銦錫納米晶材料尺寸均一、且尺寸可控，可應用于基于表面等離激元原理的傳感、光學器件等應用研究。本專利技術公開了一種尺寸可控的單分散氧化銦錫納米晶的制備方法，包括如下步驟：（1）將單分散氧化銦錫納米晶、醋酸銦、醋酸亞錫、十四酸與十八烯混合，得到混合液A，經抽真空處理后，在110℃～140℃保溫1～3h；所述混合液A中單分散氧化銦錫納米晶的摩爾濃度為10-3～10-1M；所述單分散氧化銦錫納米晶與醋酸銦的摩爾比為1:5～10；所述醋酸亞錫與醋酸銦的摩爾比為0.01～0.25；（2）將混合液A加熱到240℃～300℃，向混合液A中注入油胺，惰性氣體保護下保溫2～5h,再經萃取、洗滌后得到所述的尺寸可控的單分散氧化銦錫納米晶；油胺注入速度為1～10ml/h。本專利技術采用種子生長的方法制備尺寸可調摻雜可控的單分散摻錫氧化銦納米晶，通過在一定溫度下保溫的銦錫前驅體和種子溶液，利用油胺的緩慢注入，由于溫度較高，單體濃度過高，通過非均質形核在氧化銦錫納米晶種子表面開始生長，通過種子的數量、油胺的注入速度、加熱的溫度來進行調控。最終得到單分散尺寸可控的氧化銦錫納米晶。作為優選，步驟（1）所述混合液A中單分散氧化銦錫納米晶的摩爾濃度為5×10-3～2×10-2M，增加氧化銦錫納米晶的摩爾濃度，最終產物尺寸減小。作為優選，步驟（2）所述的油胺注入速度為2～5ml/h，油胺注入速度控制氧化銦錫單體異質形核速度，低的注入速度，最終產物尺寸增大。作為優選，步驟（2）所述的加熱溫度為260～290℃，加熱溫度高有利于異質形核發生，提高溫度有利于最終產物尺寸增大。作為優選，所述單分散氧化銦錫納米晶的制備步驟為：a）將醋酸銦、醋酸亞錫、十四酸、油胺與十八烯混合，得到混合液B，經抽真空處理后，在110℃～140℃下保溫1.5～2.5h；惰性氣體保護下，加熱至240℃～300℃并保溫2～2.5h，得到混合液C；所述混合液B中醋酸銦的摩爾濃度為0.02～0.2M；所述混合液A醋酸亞錫、醋酸銦的摩爾比為0.01～0.25；b）將步驟a）得到的混合液C快速冷卻至60～80℃，經萃取、離心洗滌處理后得到單分散氧化銦錫納米晶。為保證氧化銦錫納米晶結晶的質量和尺寸的均一，在合成初期必須確保除去反應物中的水，步驟a）中利用蛇形冷凝管進行回流。作為優選，步驟b）所述的萃取處理以甲醇/正己烷的混合溶劑為萃取劑，甲醇與正己烷體積比可以為2:1。氧化銦錫納米晶合成后，還需要將納米晶表面的有機修飾劑除去，利用極性/非極性溶劑法離心洗滌3次。作為優選，步驟b）所述的離心洗滌處理以環己烷/乙醇為溶劑，離心轉速為5000～8000rpm，離心時間為5～20min。本專利技術還公開了一種尺寸可控的單分散氧化銦錫納米晶，粒徑范圍為8～30納米。本專利技術還公開了一種尺寸可控的單分散氧化銦錫納米晶在新型表面等離激元材料領域的應用，基于表面等離激元原理，可用于制備傳感、光學等器件。與現有技術相比，本專利技術具有如下優點：本專利技術利用種子法合成尺寸可控的單分散氧化銦錫納米晶，并且實現了錫的有效摻雜，利用氧化銦錫納米晶尺寸的大小不同來調控氧化銦錫納米晶的表面等離激元性能。整個反應工藝簡單，技術成熟，具有工業應用前景；在確保錫的有效摻雜的前提下，通過油胺的注入速度、反應溫度、單分散氧化銦錫納米晶種子的濃度的改變對最終產品的尺寸的控制，氧化銦錫納米晶的尺寸可以調控其表面等離激元性能，可用于制備基于表面等離激元原理的傳感、光學等器件。附圖說明圖1為實施例1的步驟（1）制得的單分散的氧化銦錫納米晶的透射電鏡照片；圖2為實施例1、2分別制得的不同尺寸的單分散氧化銦錫納米晶的透射電鏡照片；圖3為實施例1制得的單分散氧化銦錫納米晶XRD圖譜；圖4為實施例1、2分別制得的不同尺寸的單分散氧化銦錫納米晶的UV-Vis-NIR吸收光譜圖；圖5為實施例3制得的單分散氧化銦錫納米晶的透射電鏡照片；圖6為實施例3制得的單分散氧化銦錫納米晶UV-Vis-NIR吸收光譜圖；圖7為實施例4制得單分散本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種尺寸可控的單分散氧化銦錫納米晶的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：（1）將單分散氧化銦錫納米晶、醋酸銦、醋酸亞錫、十四酸與十八烯混合，得到混合液A，經抽真空處理后，在110℃～140℃保溫1～3h；所述混合液A中單分散氧化銦錫納米晶的摩爾濃度為10?3～10?1M；所述單分散氧化銦錫納米晶與醋酸銦的摩爾比為1:5～10；所述醋酸亞錫與醋酸銦的摩爾比為0.01～0.25；（2）將混合液A加熱到240℃～300℃，向混合液A中注入油胺，惰性氣體保護下,保溫2～5h，再經萃取、洗滌后得到所述的尺寸可控的單分散氧化銦錫納米晶；所述油胺的注入速度為1～10ml/h。

【技術特征摘要】
1.一種尺寸可控的單分散氧化銦錫納米晶的制備方法，其特征在于，
包括如下步驟：
（1）將單分散氧化銦錫納米晶、醋酸銦、醋酸亞錫、十四酸與十八
烯混合，得到混合液A，經抽真空處理后，在110℃～140℃保溫1～3h；
所述混合液A中單分散氧化銦錫納米晶的摩爾濃度為10-3～10-1M；
所述單分散氧化銦錫納米晶與醋酸銦的摩爾比為1:5～10；
所述醋酸亞錫與醋酸銦的摩爾比為0.01～0.25；
（2）將混合液A加熱到240℃～300℃，向混合液A中注入油胺，惰
性氣體保護下,保溫2～5h，再經萃取、洗滌后得到所述的尺寸可控的單分
散氧化銦錫納米晶；
所述油胺的注入速度為1～10ml/h。
2.如權利要求1所述的尺寸可控的單分散氧化銦錫納米晶的制備方
法，其特征在于，步驟（1）所述混合液A中單分散氧化銦錫納米晶的摩
爾濃度為5×10-3～2×10-2M。
3.如權利要求2所述的尺寸可控的單分散氧化銦錫納米晶的制備方
法，其特征在于，步驟（2）所述的油胺注入速度為1～5ml/h。
4.如權利要求3所述的尺寸可控的單分散氧化銦錫納米晶的制備方
法，其特征在于，步驟（2）所述的加熱溫度為260℃～290℃。
5.如權利要求1～4任一權利要求...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李東升，馬可可，楊德仁，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發明
國別省市：浙江;33