Синтез квантовых точек на основе твердого раствора CdS-PbS

Синтез квантовых точек на основе твердых растворов замещения является чрезвычайно перспективным, так как позволяет в широких пределах варьировать их состав и функциональные свойства. Квантовые точки на основе твердых растворов замещения халькогенидов металлов могут значительно расширить сферы их применения. Особенно это относится к относительно устойчивым за счет кинетических затруднений пересыщенным твердым растворам. В литературе описание экспериментов по синтезу квантовых точек на основе твердых растворов халькогенидов металлов нами не обнаружено.

В настоящей работе впервые сделана попытка синтеза и исследования квантовых точек на основе пересыщенных твердых растворов замещения CdS–PbS со стороны сульфида свинца. С целью определения свойств материала была проведена серия опытов по получению квантовых точек в реакционной смеси следующего состава, моль/л: [CdCl₂] = 0, 01; [РЬАс₂] = 0, 05; [Na₃Cit] = 0, 2; [NH₄OH] = 4; [ТМ] = 0, 3. Данная рецептура позволяет получать пересыщенные твердые растворы замещения с содержанием сульфида кадмия в их составе от 6 до 8 мольных %.

При этом последовательность сливания реактивов строго определена: в первом сосуде к раствору ацетата свинца добавляется цитрат натрия, при этом образуется белый осадок, который легко растворяется, смесь тщательно перемешивается и разбавляется дистиллированной водой. Во втором сосуде к раствору хлорида кадмия добавляется водный раствор аммиака. Далее растворы смешиваются и к ним приливается тиомочевина, с этого момента начинается отсчет времени реакции. Последним, в качестве стабилизирующей добавки, добавляется ПАВ праестол. Опыты осуществлялись при температуре 298 К, активация проводилась в УФ свете.

После добавления праестола раствор больше не меняет цвет, в видимой области отсвечивает коричневым цветом. При этом раствор остается прозрачным. При активации УФ светом раствор начинает люминисцировать ярко-желтым светом, а по прошествии 5 минут – ярко-зеленым.

Через несколько часов начинает выпадать осадок и на стенках реактора образуется серая пленка.

Исследования размеров частиц проводились на приборе Photocor Compact. Интерфейс программы DynaLS c корреляционной функцией и результаты ее обработки приведены на рис. 3.7 и 3.8 соответственно:

Рис.3.7. Интерфейс программы DynaLS при снятии корреляционной функции раствора КТ на основе ТРЗ CdS-PbS.

Рис. 3.8. Рис. 3.5.Результаты обработки корреляционной функции раствора КТ на основе ТРЗ CdS-PbS.

По рис. 3.8. видно, что в растворе присутствуют частицы радиусом 1.8 нм (пик №2), а также агломераты радиусом 21.18 нм. Пику № 1 соответствует зарождение новой фазы в растворе. Это значит, что реакция продолжает идти. Вследствие этого пики № 4 и 5 отображаются с ошибкой, так как присутствуют другие типы движения частиц, кроме броуновского.

Анализируя полученные данные можно с уверенностью сказать, что гидрохимический метод синтеза квантовых точек перспективен для их получения. Основная сложность заключается в подборе стабилизатора для разных исходных реагентов. В данном случае для коллоидных растворов ТРЗ на основе CdS-PbS и КТ на основе сульфида свинца лучше всего подходит ПАВ праестол, в то время как для КТ на основе сульфида кадмия – трилон Б.