[发明专利]快速、高效且通用的交换胶体纳米晶体表面配体的方法

说明书

本发明公开了一种快速、高效且通用的交换胶体纳米晶体表面配体的方法，其包括如下步骤：将表面含有疏水性有机配体的胶体纳米晶体分散至有机溶剂中，得溶液；向得到的溶液中再加入配体交换试剂，经混合均匀后，完成胶体纳米晶体表面配体的交换。该方法具有很好的普适性，对于多种类型的纳米晶体(包括不同化学组成、不同表面配体、不同形貌的纳米晶体)与多种类型的配体交换试剂(包括巯基、羧基、氨基、无机盐等化合物)均能快速的实现表面配体的交换。该配体交换反应可以在数分钟内完成，具有方法简单、普适性好、原子经济高等特点，为纳米晶体的广泛应用提供了理想途径。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域。更具体地，涉及一种快速、高效且通用的交换胶体纳米晶体表面配体的方法。

背景技术

自20世纪80年代德国科学家H.Gleiter教授提出纳米晶体的概念并首次人工制备得到纳米晶体以来，纳米晶体材料因其具有独特的结构特性和优异的物化性质，受到了各国科学家的广泛关注和研究，尤其是在生物医学材料、光学材料及能源转化等领域。因此，纳米材料的制备及修饰对纳米材料的研究及在各领域的应用起着重要的推动作用。

热分解法是胶体纳米材料制备中的一种重要途径，尤其是硫族纳米晶体的合成[Chem.Soc.Rev.2011,40,5492-5513；Chem.Mater.2013,25,1351-1362；Chem.Soc.Rev.2014,43,7520-7535；Chem.Soc.Rev.2014,43,5234-5244；J.Mater.Chem.A2017,5,21669-21673.]。热分解方法的合成策略主要是：以有机金属化合物和硫族化合物为前驱体，在高沸点有机相溶剂中高温分解、成核、生长，制备得到结晶度高、尺寸分布均一的胶体纳米晶体。所制备得到的纳米晶体，其表面通常被长链的有机配体如油酸、油胺、十四烷基磷酸等稳定，因此通过该方法制备得到的胶体纳米晶体通常只能分散在正己烷、甲苯、三氯甲烷等极性较小的有机相溶剂中[Small 2009,5,154-168；Nano Res.2009,2,425-447；RSC Adv.2014,4,23505-23527.]。而在能源转化等领域，制备的纳米晶体通常需要转移到水相中应用[J.Mater.Chem.A 2016,4,2856-2862；Nanoscale 2015,7,5767-5775.]。因此，开发一种简单、高效、普适性好的配体交换方法，将热分解法合成的胶体纳米晶体表面的疏水性配体交换成为亲水性或极性较高的短链有机配体，并将纳米晶体由有机相转移到水相或醇类等溶剂中，会极大的促进纳米晶体在能源转化等领域的应用和研究。

围绕胶体纳米晶体的配体交换，现有方法的配体交换策略是：将配体交换试剂溶解到水溶液或极性的甲醇等溶液中，同时将纳米晶体溶液溶解到正己烷或三氯甲烷等有机溶剂中，并将两种溶剂混合、充分搅拌，实现纳米晶体在两相间的配体交换反应。该方法所需配体交换试剂的量比较大、反应时间长、反应过程比较复杂、部分反应需要在加热条件下完成，该方法的普适性也欠佳。以上因素限制了配体交换在不同体系中的推广应用。

鉴于胶体纳米晶体配体交换的重要性与必需性，发展一种反应迅速、操作简便、普适性好、原子经济的配体交换方式，是纳米晶体研究和应用领域的一个重要课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速、高效且通用的交换胶体纳米晶体表面配体的方法，该方法反应迅速、操作简便、普适性好。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种快速、高效且通用的交换胶体纳米晶体表面配体的方法，包括如下步骤：

将表面含有疏水性有机配体的胶体纳米晶体分散至有机溶剂中，得溶液；

向得到的溶液中再加入配体交换试剂，经混合均匀后，完成胶体纳米晶体表面配体的交换。

优选地，所述混合的方法包括搅拌或超声，混合的时间小于10min。