[发明专利]一种制备LSPR吸收强度及光谱稳定性俱佳的铜属硫族化合物异质结纳米材料的方法

说明书

本发明涉及纳米材料领域，具体涉及一种制备LSPR吸收强度及光谱稳定性俱佳的铜属硫族化合物异质结纳米材料的方法。其合成步骤和特征如下：首先通过热注入法合成Cusubgt;2‑x/subgt;E(E＝S、Se)纳米粒子；向Cusubgt;2‑x/subgt;E(E＝S、Se)纳米粒子中注入预先制备的表面修饰非金属前驱体，一段时间后再注入预先制备的表面修饰金属前驱体(主要为可溶性银盐)，在优化的条件下进行原位生长，即可得到LSPR吸收强度及光谱稳定性兼备的Cusubgt;2‑x/subgt;E‑Agsubgt;2/subgt;E(E＝S、Se)异质结纳米材料。本申请的合成工艺简单、操作过程安全且方便，更为独特是所得异质结纳米材料相比于Cusubgt;2‑x/subgt;E(E＝S、Se)纳米粒子其LSPR吸收强度和光谱稳定均明显增强，使其在光电转化、光热转换等领域具有广阔的应用价值。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，一种制备LSPR吸收强度及光谱稳定性俱佳的铜属硫族化合物异质结纳米材料的方法。

背景技术

在过去的几十年中，随着局域表面等离子体共振(LSPR)效应的发现，无论是贵金属基还是半导体基LSPR活性材料获得了广泛的研究关注。铜属硫族化合物(Cu_2-xA，A＝S、Se、Te)半导体纳米晶体作为新兴的LSPR活性材料，其吸收光谱通常很宽，囊括紫外-可见光-近红外区，特别是由于LSPR效应导致了对近红外(NIR)区光的强吸收从而显著提升了对太阳光的吸收，使得其在光电器件及光热转化领域显示出了巨大的应用潜力。

铜属硫族化合物(Cu_2-xA，A＝S、Se、Te)半导体纳米晶体LSPR材料在得到广泛关注的同时，也在面临着巨大的挑战。Cu_2-xE纳晶中存在的铜离子空位很容易受到周围环境的影响，例如，将Cu_2-xE纳晶暴露于空气或强氧化剂中会导致其LSPR性质发生明显的改变，主要体现在载流子浓度的变化及LSPR吸收强度的显著降低。此外，纳米材料在溶液中聚集会导致等离子激元之间进行耦合从而降低了其LSPR特性，限制了其LSPR特性的进一步应用。目前，对铜属硫族化合物半导体纳米晶进行核壳包覆是增强其稳定性的主要方法。例如，有研究者在CuS纳米晶表面进行SiO₂包覆并修饰PEG等大分子，增强其在水溶液中的分散稳定性，减少粒子聚集，以增强材料的LSPR稳定性；也有研究者在CuS纳米晶表面包覆了无定形CuPd_xS壳层，证实包覆了CuPd_xS壳后，其LSPR特性对外部氧化还原环境变得相对不敏感，相比最初的CuS纳米粒子稳定性提升。遗憾的是，需要特别指出，不管是包裹SiO₂壳层还是CuPd_xS壳层，都会导致CuS自身的LSPR吸收强度大幅度降低，即其光稳定性的增强是以牺牲了LSPR吸收强度为代价的。显然，制备吸收强度和光谱稳定性俱佳的局域表面等离子体活性材料具有极大挑战性，在铜属硫族化合物体系尚未见成功案例报道。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，提出并完成了本发明。

本发明的目的是提供一种制备LSPR吸收强度及光谱稳定性俱佳的铜属硫族化合物异质结纳米材料的方法。

本发明的再一目的是提供一种LSPR吸收强度及光谱稳定性俱佳的铜属硫族化合物异质结纳米材料。

根据本发明的制备LSPR吸收强度及光谱稳定性俱佳的铜属硫族化合物异质结纳米材料的方法包括以下步骤：

通过热注入法合成铜属硫族化合物纳米粒子，将合成的纳米粒子进行原位清洗；

制备表面修饰金属前驱体：在惰性气体保护下将可溶性银盐溶解在有机配体溶剂中，加热、搅拌至溶液澄清，降至室温后即得表面修饰金属前驱体；

制备表面修饰非金属前驱体：在惰性气体保护下将硫源或硒源前驱体溶解在有机配体中，加热、搅拌至溶液澄清，降至室温后即得表面修饰非金属前驱体；