[发明专利]一种碲汞镉量子点与碳纳米管纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合材料技术领域，更加具体地说，涉及可见近红外可调控碲汞镉三元合金纳米晶与碳纳米管纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

帯隙可调的量子点与碳纳米管复合形成的纳米复合材料对调控光电器件的性能（太阳能电池和光电探测器）提供了一种新的思路（Khalavka Y,SonnichsenC,Growth of gold tips onto hyperbranched CdTe nanostructures,Advanced Materrials,2008,20:588-591.）。最近几年，在合成量子点与碳纳米管复合材料上取得了良好的进展。研究表明，在碳纳米管管表面包覆一层量子点，由于量子点的尺寸效应，易光致激发等许多优点，因此这种纳米复合材料有望用于光纤维通信，发光二极管与光电电池等领域（SunWT,YuY,PanHY,Gao XF,ChenQ,PengLM,CdS quantum dots sensitized TiO₂nanotube-array photoelectrodes,Journal of the American Chemical Society,2008,130:1124-1125）。

在量子点与碳纳米管复合结构中，量子点起到一个捕获光激发的电子的作用，将捕获到的电子转移给碳纳米管，碳纳米管可作为一个电子传输通道，可以迅速地将电子传输到电极上。但是，已报道的量子点与碳纳米管复合材料中所用的量子点几乎都是吸收范围在可见光区的，如CdTe、CdSe（Yu KH,LuGH,Chen KH,MaoS,Kim HJ,Chen JH,Controllable photoelectron transfer in CdSe nanocrystal–carbon nanotube hybrid structures,Nanoscale,2012,4:742）等。这些量子点由于光吸收范围在可见光区（400-700nm），对太阳光的吸收效率很低。与碳纳米管复合后制成光电器件的光转换效率低，而且已报道的复合的方法大多都是在油相中，很复杂，需要高温，且原料对人体有害。

碲汞镉(MCT)是一种很重要的Ⅱ-Ⅵ族近红外三元合金半导体材料，可以通过控制Hg/Cd的比例可以使能带宽在-0.15到1.6eV之间随意变动(McMillan BG,LilleySJ,Berlouis LEA,Cruickshank FR,Brevet PF,Optical characterization of anodic sulphide films on HgCdTe(MCT)grown by the potential step method,Electrochim.Acta,2004,49:1339)，可以大大提高光转换效率。因此，将碳纳米管与碲汞镉量子点二者组装成为一个纳米复合材料的应用前景非常之大。目前还未曾有对将碳纳米管与碲汞镉量子点二者组装成为一个纳米复合材料的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水溶性的具有良好分散性的碲汞镉量子点与碳纳米管纳米复合材料及其制备方法，该方法条件简单，成本低廉，以碳纳米管为骨架，表面粘附着碲汞镉。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种碲汞镉量子点与碳纳米管纳米复合材料及其制备方法，以碳纳米管为骨架，表面粘附着碲汞镉量子点，按照下述步骤进行制备：

步骤1，将CdC1₂·2.5H₂O和巯基乙酸（TGA）溶于去离子水中得到混合溶液，并使用氢氧化钠调整pH值为11.0～12.0和通入惰性气体去除氧气，得到A溶液；

具体来说，将CdC1₂·2.5H₂O和巯基乙酸溶于去离子水中得到混合溶液，使用1MNaoH水溶液调至pH值为11.0～12.0，然后将所得溶液倒入三口瓶中，室温搅拌下通氩气（或者氮气、氦气）除氧20～30min，记为A溶液。

步骤2，在密封反应器中利用惰性气体去除氧气，将KBH₄和Te粉添加到去离子水中得到混合溶液，即B溶液；

具体来说，在带有针孔的密闭小反应瓶中，将KBH₄和Te粉溶于去离子水中得到混合溶液，并利用氩气排除氧气，磁力搅拌下室温20—25摄氏度下反应30～60min，得到浅紫色透明液体，即新鲜无氧的KHTe水溶液，记为B溶液。