CN114256364A - 一种自pn结半导体纳米材料作为红外光电探测器的应用 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种自PN结半导体纳米材料作为红外光电探测器的应用，其特征在于，所述自PN结半导体纳米材料选自具有如式I所示化学式的物质中的任一种；MO·xMQ2O4 式I；其中，所述M选自二价过渡金属元素中的任一种；所述Q选自VIII族元素中的任一种；所述x表示MQ2O4与MO含量的摩尔比，所述x的取值范围为1～2.5；所述自PN结半导体纳米材料为含有异型异质结的两相多晶结构。所述自PN结半导体纳米材料解决了现有技术中MO禁带宽度大，光电转化效率不高且只对紫外光有较强的吸收等问题，具有良好的作为近红外光电探测器应用前景。
Description
技术领域
本申请涉及一种自PN结半导体纳米材料作为红外光电探测器的应用，属于半导体纳米材料技术领域。
背景技术
近红外光作为电磁波谱的重要组成部分，应用范围十分广泛，包括军事上的航海、夜视、航空航天、武器探测以及民用的光通信、医疗成像、大气探测、污染监测以及气象分析等等。光电效应又可以分为外光电效应和内光电效应，根据物理机制的不同，近红外光电探测器主要包括基于外光电效应和内光电效应的探测器。基于外光电效应的探测器一般为真空光电器件，比如真空光电管、光电倍增管、像增管等。此类产品非常适合探测微弱光信号以及快速脉冲弱光信号。然而，其缺点也很明显，需要真空环境以及高压***，使得器件体积较大，灵活性差等。相比于外光电探测器，基于内光电效应的近红外光电探测器种类繁多，如光敏电阻、光电池、光电二极管、光电晶体管等。此类器件的特点众多，如结构简单、体积小、探测灵敏度高、光谱选择性好及响应速度快。
目前近红外光电探测器的研究热点主要是半导体纳米材料光电探测器。所指的纳米材料，是指尺寸在1-100nm之间的材料。纳米材料的主要特点是尺寸小、表面能高、表面原子所占比例很大以及比表面积很大。因此，具有与宏观材料截然不同的物理性质，包括表面效应、小尺寸效应等。与基于体材料和薄膜材料的近红外光电探测器相比，纳米材料光电探测器的优势表现在：(1)纳米材料尺寸很小，符合光电子器件小型化、集成化的发展趋势；(2)当纳米材料的尺寸和其相互作用的近红外光的波长相似时，会引发一些很奇特的光电现象；(3)纳米材料巨大的比表面积能够吸收更多的近红外辐射；(4)纳米材料由于尺寸小，使得探测器件中的电荷传输时间大大减小，这将在很大程度上提高探测器的响应速度；(5)纳米材料的电阻大，其光电器件的暗电流一般能控制在纳安级别甚至更小。
近年来，纳米材料近红外光电探测器的研究取得了很大的进步。目前商业化的近红外光电探测器种类繁多，主要以Si基、Ge基、InGaAs基和磷化铟基产品为主，以满足近红外光电探测器在不同领域的需求。然而，其面临的问题和挑战依然还有很多，主要集中在以下几个方面：(1)高质量的材料生长技术：近红外光电探测器的性能取决于材料的形貌、品质、导电率和尺寸等关键参数，目前尺寸、形貌和化学成分高度可控的纳米材料的合成是限制纳米光电器件发展应用的主要因素之一；(2)光电转化效率提高方法：探测材料对近红外光的吸收效率是实现高效光电转换的基础，目前采用超大比表面积的纳米结构材料虽然能大幅度提高近红外光的吸收能力，但仍无法满足高性能近红外光电探测器的要求；(3)单位探测器的集成技术：单元近红外光电探测器功能十分有限，要想实现近红外成像等关键技术，需要将单元探测器组装成探测器阵列，制备探测器阵列的难点在于需要成熟可靠的加工手段来实现纳米材料的精确转移、规则布线等工艺。目前只有硅加工工艺成熟，其他半导体材料集成工艺复杂、成本高、难以短期内大规模制备。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供一种自PN结半导体纳米材料作为红外光电探测器的应用，所述自PN结半导体纳米材料解决了现有技术中MO(所述M选自二价过渡金属元素中的任一种)禁带宽度大，光电转化效率不高且只对紫外光有较强的吸收等问题，具有良好的作为近红外光电探测器应用前景。
一种自PN结半导体纳米材料作为红外光电探测器的应用，所述自PN结半导体纳米材料选自具有如式I所示化学式的物质中的任一种；
MO·xMQ2O4 式I；
其中，所述M选自二价过渡金属元素中的任一种；
所述Q选自VIII族元素中的任一种；
所述x表示MQ2O4与MO含量的摩尔比，所述x的取值范围为1～2.5；
所述自PN结半导体纳米材料为含有异型异质结的两相多晶结构。
可选地，所述自PN结半导体纳米材料的平均粒径为20～30nm。
可选地，所述自PN结半导体纳米材料中，MO为N-型半导体，MQ2O4为P-型半导体，所述P-型半导体和所述N-型半导体之间形成PN结结构。
可选地，所述x的取值上限选自1.2、1.4、1.6、1.8、2、2.5；下限选自1、1.2、1.4、1.6、1.8、2。
可选地，所述M选自Zn、Mn、Fe、Co、Ni中的任一种；
所述Q选自Fe、Co、Ru中的任一种。
可选地，所述自PN结半导体纳米材料为亲水性。
可选地，所述自PN结半导体纳米材料的制备方法包括以下步骤：
将含有Q源、M源、碱源、表面活性剂、水的原料I反应，得到所述半导体纳米材料；
所述Q源和所述M源的摩尔比为1～3.6：2.4～10；
所述Q源以Q的摩尔数计，所述M源以M的摩尔数计。
可选地，所述反应的温度为140～200℃。
可选地，所述反应的时间为10～16h。
可选地，所述Q源、M源、碱源、表面活性剂、水的比例满足：
Q源：M源：碱源：表面活性剂：水＝1～3.6mmol：2.4～10mmol：5mL～20mL：0.2～2mmol：30～80mL；
所述Q源以Q的摩尔数计，所述M源以M的摩尔数计。
可选地，所述Q源、M源、碱源、表面活性剂和水的比例满足：Q源：M源：碱源：表面活性剂：水＝1.2～2.7mmol：2～5mmol：15～20mL：1.2～2mmol：50～80mL。
可选地，所述Q源和所述M源的摩尔比为1.2～2.7：2～5。
可选地，所述Q源包括Q盐中的至少一种；
所述M源包括M盐中的至少一种；
所述碱源包括碱溶液中的至少一种；
所述表面活性剂包括聚乙烯基吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、三乙醇胺、天冬氨酸、甘氨酸、柠檬酸钠、牛血清白蛋白、1，3-二烷基丙酮、聚乙二醇中的至少一种；
所述含Q盐包括含Q的硫酸盐、含Q的氯化物、含Q的硝酸盐中的至少一种；
所述M盐包括含M的醋酸盐、含M的硝酸盐、含M的氯化物、含M的硫酸盐中的至少一种；
所述碱溶液包括一水合肼溶液、乙二醇溶液、氢氧化钠溶液、氨水、三乙醇胺溶液中的至少一种；
可选地，所述碱溶液的浓度为10～20mM。
可选地，所述原料I通过以下步骤得到：将Q源、M源、水混合搅拌I，加入表面活性剂，搅拌II，加入碱源搅拌III，得到所述原料I；
可选地，所述碱源的加入速率为40～80滴/分钟。
可选地，所述半导体材料为VIII族元素掺杂ZnO得到的自PN结半导体纳米材料，所述自PN结半导体纳米材料可以作为近红外光电探测器应用，所要解决的技术问题是ZnO禁带宽度大，光电转化效率不高且只对紫外光有较强的吸收，通过向其中掺杂VIII族元素(如Fe等)，有效缩短其禁带宽度，提高光电转化效率的同时显著增强了其对近红外光的吸收强度，作为N-型半导体；而向ZnO中掺杂VIII族元素(如Fe、Co和Ru等)可得到P-型半导体，从而改变了以往复杂的复合机制，简化了PN结的复杂合成步骤，实现了一步法制备近红外的自PN结。
可选地，所述自PN结半导体纳米材料选自具有如式II所示化学式的物质中的至少一种；
ZnO·xZnQ2O4式II；
其中，Q选自VIII族元素中的任一种；
x的取值范围为1～2。
可选地，所述x的取值上限选自1.2、1.4、1.6、1.8、2；下限选自1、1.2、1.4、1.6、1.8。
所述Q选自Fe、Co、Ru的任一种。
可选地，所述自PN结半导体纳米材料中的ZnQ2O4为P-型半导体，ZnO为N-型半导体，所述P-型半导体和所述N-型半导体之间形成PN结结构。
可选地，所述自PN结半导体纳米材料平均粒径为20～30nm。
可选地，所述自PN结半导体纳米材料平均粒径上限为22、25、28或30nm，下限为20、22、25或28nm。
可选地，所述的自PN结半导体纳米材料的制备方法包括以下步骤：
将含有Q源、Zn源、碱源、表面活性剂和水的原料I反应，获得所述自PN结半导体纳米材料；
所述Q源和Zn源的摩尔比为0.5～0.8:1.6；
其中，所述Q源以Q的摩尔数计，所述Zn源以Zn的摩尔数计。
可选地，所述Q源和Zn源的摩尔比为0.6～0.8:1.6；
可选地，所述Q源、Zn源、碱源、表面活性剂和水的比例满足：
Q源：Zn源：碱源：表面活性剂：水＝0.5～0.8mmol：1.6mmol：5～15mL：0.2～2mmol：30～50mL；
其中，所述Q源以Q的摩尔数计，所述Zn源以Zn的摩尔数计。
可选地，Q源：Zn源：碱源：表面活性剂：水＝0.6～0.8mmol：1.6mmol：5～15mL：0.2～2mmol：40～50mL。
可选地，所述原料I通过以下步骤得到：将Q源、Zn源、水混合搅拌I，加入表面活性剂，搅拌II，加入碱源搅拌III，得到所述原料I。
可选地，所述搅拌I搅拌至Q源、Zn源完全溶解至观察到有颜色变化。
可选地，所述搅拌I的搅拌时间为1-2分钟。
可选地，所述搅拌II搅拌至溶液颜色逐渐由淡绿色转变为淡黄绿色。
可选地，所述搅拌II的搅拌时间为2～3分钟
可选地，所述搅拌III搅拌至沉淀颜色由蓝绿色转变为深绿色。
可选地，所述搅拌III的搅拌时间为25～35分钟。
可选地，所述碱源的加入速率为40～80滴/分钟。
可选地，所述碱源的加入速率上限选自45、50、55、60滴/分钟；下限选自40、45、50、55滴/分钟。
所述反应的条件包括：
反应的温度为140～200℃。
优选地，反应的条件包括：
反应的时间为10～16h。
可选地，所述温度的上限选150、160、180或200℃；下限选自140、150、160或180℃。
可选地，所述时间上限选自12、14或16h；下限选自10、12或14h。
所述Q源包括Q盐中的至少一种；
所述Zn源包括Zn盐中的至少一种；
所述碱源包括碱溶液中的至少一种；
所述表面活性剂包括聚乙烯基吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、三乙醇胺、天冬氨酸、甘氨酸、柠檬酸钠、牛血清白蛋白、1，3-二烷基丙酮、聚乙二醇中的至少一种。
可选地，所述含Q盐包括含Q的硫酸盐、含Q的氯化盐、含Q的硝酸盐中的至少一种；
所述碱溶液包括一水合肼溶液、乙二醇溶液、氢氧化钠溶液、氨水、三乙醇胺溶液中的至少一种；
所述碱溶液包括一水合肼溶液、乙二醇水溶液、氢氧化钠水溶液、氨水、三乙醇胺水溶液中的至少一种。
可选地，所述碱溶液的浓度为10～20M。
作为一种实施方案，本申请提出了一种自PN结半导体纳米材料的制备方法，采用高温水热法，一步合成了具有近红外自PN结的半导体纳米材料，具有合成方法简单易操作、生产成本低、大大简化了PN结的合成步骤、可大规模生产等特点。
本发明提供了自PN结半导体纳米材料的合成方法，但并不局限于此，具体技术路线如下：
首先称取1.6mmol的二水合醋酸锌(Zn(Ac)2·2H2O)，向其中加入一定量的含VIII族元素的硫酸盐(如七水合硫酸亚铁、硫酸锰等),然后向其中加入30～50mL去离子水，放入磁子，搅拌至其完全溶解，这时溶液逐渐变为淡黄色，然后向其中加入一定量的二水合柠檬酸三钠，搅拌至溶液颜色从淡黄色转变为浅绿色，此时向中缓慢的加入5～10mL的一水合肼溶液(10mol/L N2H4·H2O)，此时，溶液逐渐产生蓝绿色沉淀，搅拌一段时间之后，溶液变为深蓝绿色沉淀，取一定量的反应溶液置于反应釜内胆中，放入高温烘箱，温度设置在140℃～200℃之间，加热时间设置在10～16h之间。
待反应冷却至室温之后，去除上清液，取下部产物，反复用无水乙醇和去离子水洗涤数遍，用离心机离心的时候，转速为5000～10000rpm左右,离心时间为8～12min。离心洗涤完之后，获得的样品可以选择在冷冻干燥机干燥10～24h备用，或直接分散于去离子水、无水乙醇中放于低温环境中保存备用。
作为一种实施方案，本申请提供一种自PN结半导体纳米材料，所述自PN结半导体纳米材料粒径小，粒径范围为20-30nm左右；VIII族元素掺杂ZnO得到；具有多晶结构；对近红外具有较强吸收。
可选地，所述VIII族元素包括Fe、Co、Ru等中的任意一种。
作为一种实施方案，本申请提供一种自PN结半导体纳米材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：首先称取一定量的二水合醋酸锌(Zn(Ac)2·2H2O)，向其中加入一定量的含VIII族元素的硫酸盐，并加入去离子水，搅拌至其完全溶解至观察到有颜色变化；
步骤2：然后加入一定量的柠檬酸钠，搅拌至溶解，加入一水合肼溶液，搅拌一段时间之后，取一定量反应溶液置于反应釜内胆中，放入高温烘箱进行高温水热反应；
步骤3：反应冷却至室温，洗涤离心，离心洗涤完之后，获得的样品保存备用。
可选地，所述步骤1中：所述称取Zn(OAc)2·2H2O的加入量为1.6mmol,所述含VIII族元素的硫酸盐可以是七水合硫酸亚铁、硫酸锰等，其加入量为0.5～0.8mmol左右，所加入去离子水的体积为30～50mL。
可选地，所述步骤1中：所述继续搅拌之后会有颜色变化，溶液颜色逐渐由淡绿色转变为淡黄绿色。
可选地，所述步骤2中：所述柠檬酸钠的加入量为0.2mmol～2mmol,所述N2H4·H2O的加入量为5mL～15mL,浓度为10M～20M，所述加入柠檬酸钠至搅拌至溶解，其颜色会逐渐转变为淡绿色，所述加入N2H4·H2O时一定要缓慢的滴加，溶液由淡绿色转变为蓝绿色沉淀。
可选地，所述步骤2中：所述加入N2H4·H2O要搅拌一段时间，要观察到沉淀颜色由蓝绿色转变为深绿色即可倒入反应釜中，高温水热反应温度为140℃～200℃，反应时间为10h～16h。
可选地，所述步骤3中：所述洗涤所用的溶剂为无水乙醇和去离子水，交替洗涤5-8次，离心转速为5000-10000rpm左右,离心时间为8-12min。
可选地，所述步骤3中：所述所得产物保存方式可以选择在冷冻干燥机干燥10-24h备用，或直接分散于去离子水、无水乙醇中放于低温环境中保存备用。
使用上述合成路线合成的自PN结半导体纳米材料，可作为近红外光电探测器应用，本申请所提供的制备方法，与传统的PN结的制备方法不同的是，不需要复杂的合成工艺去制备PN结，而是通过一步法合成近红外自PN结。
在本申请中，所述“自PN结”为：所制备的完整材料内部本身既含有P-型半导体又含有N型半导体，在P-型(点子多)和N-型(空穴多)之间由于浓度差便形成了空间电荷区(P-N结)，从而实现了定向导电。
本申请中，除非特别说明，采用“-”或“～”表示的数值范围包括端点值及端点之间的数值，例如，“10-20M”或“10～20M”包括10M和20M及10M和20M之间的数值。
本申请可产生的有益效果包括：
(1)本申请所提供的自PN结半导体纳米材料的应用，通过利用VIII族元素杂MO(M选自二价过渡金属元素中的任一种)得到，解决了现有技术中MO禁带宽度大，光电转化效率不高且只对紫外光有较强的吸收等问题。所述自PN结半导体纳米材料具有良好的作为近红外光电探测器应用前景。
(2)本申请所提供的自PN结半导体纳米材料的应用，通过向其中掺杂VIII族元素，有效缩短其禁带宽度，提高光电转化效率的同时显著增强了其对近红外光的吸收强度，作为P-型半导体,从而与N-型半导体MO共同形成含有P-N结的纳米复合结构，从而改变了以往复杂的复合机制，简化了PN结的复杂合成步骤，通过高温水热法实现了一步法制备近红外的自PN结。
3)本申请所提供的自PN结半导体纳米材料的应用通过控制Q源和MO源的摩尔比以及反应条件和加入的表面活性剂的量，从而可以实现本申请特殊结构的自PN结半导体纳米材料的制备。
附图说明
图1为实施例1制备得到的PN结半导体纳米材料中的近红外自PN结的平面结构示意图。
图2为实施例2制备得到的PN结半导体纳米材料中的近红外自PN结的光电转化机制示意图。
图3为实施例1制备得到的ZnO·2.1ZnFe2O4自PN结的近红外光电流响应。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
如无特别说明，本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。
实施例1—自PN结半导体纳米材料的制备
制备平均粒径为20nm的ZnO·2.1ZnFe2O4近红外自PN结(各原料比例换算为FeSO4·7H2O：Zn(Ac)2·2H2O：N2H4·H2O：二水合柠檬酸三钠：去离子水＝1.6mmol：3.2mmol：20mL：1.28mmol：80mL)：
首先称取1.6mmol的二水合醋酸锌(Zn(Ac)2·2H2O),向其中加入0.8mmol的七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，加入40mL去离子水，然后，加入0.1858g二水合柠檬酸三钠(0.64mmol)，搅拌至溶液颜色从淡黄色转变为浅绿色(搅拌时间为3min)，此时向中缓慢的加入10mL的N2H4·H2O(10mol/L)(加入速率为60滴/分钟)，搅拌一段时间之后(搅拌时间为30min，取25mL的反应溶液置于反应釜内胆中，放入高温烘箱，温度为180℃，加热时间为14h。待反应冷却至室温，用无水乙醇和去离子水交替洗涤各3遍，用离心机离心的时候，转速为10000rpm,离心8min，所得产物低温保存备用。所得自PN结半导体纳米材料中的近红外自PN结的平面结构示意图如图1所示，PN结的形成避免了电子和空穴对的复合，有利于提高载流子浓度。
实施例2—自PN结半导体纳米材料的制备
制备平均粒径为20nm的ZnO·ZnCo2O4近红外自PN结：
首先称取1.6mmol的二水合醋酸锌(Zn(Ac)2·2H2O),向其中加入0.8mmol的CoSO4·7H2O，加入40mL去离子水，然后，加入0.1858g二水合柠檬酸三钠，搅拌至溶液颜色从淡黄色转变为浅绿色(搅拌时间为2min)，此时向中缓慢的加入10mL的N2H4·H2O(10mol/L)(加入速率为60滴/分钟)，搅拌一段时间之后(搅拌时间为30min)，取25mL的反应溶液置于反应釜内胆中，放入高温烘箱，温度为180℃，加热时间为14h。待反应冷却至室温,用无水乙醇和去离子水交替洗涤各3遍，用离心机离心的时候，转速为10000rpm,离心8min，所得产物低温保存备用。所得的PN结半导体纳米材料中的近红外自PN结的光电转化机制示意图如图2所示。由于ZnO和ZnCo2O4的价带和导带存在电势差异，其两者之间的电势差和PN结形成的浓度差有效的避免了光生电子和空穴对的复合，大大提高了近红外区域的光电转化效率。
实施例3—ZnO·2.1ZnFe2O4 PN结的近红外光电流响应
ZnO·2.1ZnFe2O4的近红外光电化学使用CHI660E电化学工作站进行测试，标准的三电极组件分别使用饱和甘汞电极作为参比电极，铂电极作为对电极。将ZnO·2.1ZnFe2O4纳米材料涂覆在泡沫镍上作为工作电极。其中，0.5M的Na2SO4水溶液被用作电解溶液。首先将工作电极完全浸泡在电解质溶液中20分钟，然后使用电化学工作站进行测试。三电极***正常运行100秒后，用1208nm的激光照射工作电极一段时间，观察产生的光电流强度。通过开关近红外激光器看ZnO·2.1ZnFe2O4PN结对近红外光的响应情况。
如图3所示ZnO·2.1ZnFe2O4PN结在近红外光的照射下可产生10.95×10-4A的光电流响应(图中对照组为纯的泡沫镍基底，对应图中的Blank)。说明此含有自PN结的半导体纳米材料具有显著的近红外光电响应能力，有极大的潜力应用于近红外光电探测器。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。
Claims (10)
1.一种自PN结半导体纳米材料作为红外光电探测器的应用，其特征在于，所述自PN结半导体纳米材料选自具有如式I所示化学式的物质中的任一种；
MO·xMQ2O4式I；
其中，所述M选自二价过渡金属元素中的任一种；
所述Q选自VIII族元素中的任一种；
所述x表示MQ2O4与MO含量的摩尔比，所述x的取值范围为1～2.5；
所述自PN结半导体纳米材料为含有异型异质结的两相多晶结构。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述自PN结半导体纳米材料的平均粒径为20～30nm；
优选地，所述自PN结半导体纳米材料中，MO为N-型半导体，MQ2O4为P-型半导体，所述P-型半导体和所述N-型半导体之间形成PN结结构。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述M选自Zn、Mn、Fe、Co、Ni中的任一种；
所述Q选自Fe、Co、Ru中的任一种。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述自PN结半导体纳米材料为亲水性。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述自PN结半导体纳米材料的制备方法包括以下步骤：
将含有Q源、M源、碱源、表面活性剂、水的原料I反应，得到所述半导体纳米材料；
所述Q源和所述M源的摩尔比为1～3.6：2.4～10；
所述Q源以Q的摩尔数计，所述M源以M的摩尔数计。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述反应的温度为140～200℃。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述反应的时间为10～16h。
8.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述Q源、M源、碱源、表面活性剂、水的比例满足：
Q源：M源：碱源：表面活性剂：水＝1～3.6mmol：2.4～10mmol：5mL～20mL：0.2～2mmol：30～80mL；
所述Q源以Q的摩尔数计，所述M源以M的摩尔数计。
9.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述Q源包括Q盐中的至少一种；
所述M源包括M盐中的至少一种；
所述碱源包括碱溶液中的至少一种；
所述表面活性剂包括聚乙烯基吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、三乙醇胺、天冬氨酸、甘氨酸、柠檬酸钠、牛血清白蛋白、1，3-二烷基丙酮、聚乙二醇中的至少一种；
所述含Q盐包括含Q的硫酸盐、含Q的氯化物、含Q的硝酸盐中的至少一种；
所述M盐包括含M的醋酸盐、含M的硝酸盐、含M的氯化物、含M的硫酸盐中的至少一种；
所述碱溶液包括一水合肼溶液、乙二醇溶液、氢氧化钠溶液、氨水、三乙醇胺溶液中的至少一种；
优选地，所述碱溶液的浓度为10～20mM。
10.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述原料I通过以下步骤得到：将Q源、M源、水混合搅拌I，加入表面活性剂，搅拌II，加入碱源搅拌III，得到所述原料I；
优选地，所述碱源的加入速率为40～80滴/分钟。
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