[發明專利]一種氧化硅改性的硫化鋅納米材料的制備方法

無效

• 申請號: 200710050522.2
• 申請日: 2007-11-15
• 公開（公告）號: CN101177551A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發明（設計）人: 李志潔;祖小濤;王治國;彭強祥
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: C09C3/06
• 分類號: C09C3/06;C09C1/04;C01G9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于無機化學材料技術領域，具體涉及硫化鋅納米材料的制備方法。

背景技術

硫化鋅納米材料具有特殊的光電性質，在發光材料、光電裝置和LED材料等領域中具有廣泛的應用價值。硫化鋅納米材料的應用性能決定于其粒徑和表面物理化學性質。通常，硫化鋅納米材料的物理化學性質很不穩定，在應用中容易發生改變，因此控制其粒徑和提高其穩定性是非常重要的。目前常用的控制硫化鋅納米材料粒徑和提高其穩定性能的方法是采用其他物質進行表面包覆。常用的包覆物有有機聚合物和無機聚合物(包括氧化硅和陶瓷等)，包覆后和納米顆粒形成納米復合物結構。其中氧化硅包膜改性的硫化鋅納米復合物在現代顯示和發光技術上顯示出越來越重要的應用前景。但是目前硫化鋅無機包覆主要是采用溶膠-凝膠法或激光沉積法鑲嵌在氧化硅玻璃或者薄膜中，成本較高，操作不便，因此它在應用領域受到了很大的限制，而且不利于大規模生產。

發明內容

本發明提供一種氧化硅改性的硫化鋅納米材料的制備方法，該方法操作簡單、成本低廉，適合于大規模生產。依據本發明所制備的氧化硅改性的硫化鋅納米材料粒徑均勻，且具有良好的熱穩定性和單分散性。

本發明以醋酸鋅為鋅源，以硅酸鈉或者正硅酸乙酯為硅源，以硫化鈉為硫源，采用溶膠-凝膠-水熱反應晶化過程制備氧化硅改性的硫化鋅納米材料。

本發明詳細技術方案如下：

一種氧化硅改性的硫化鋅納米材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1.配制氧化硅水溶膠A。

配制pH值為1.0～3.0的鹽酸水溶液，然后在40～50℃下加入硅源，攪拌直至完全水解，得氧化硅水溶膠A，待用。

步驟2.配制醋酸鋅水溶液B。

將醋酸鋅溶解到水中，配制成0.1～0.5mol·L^-1的醋酸鋅水溶液B，然后加入乙二胺四乙酸(EDTA)并攪拌，再用氨水調節溶液pH值為5.5～6.8，待用。

步驟3.配制硫化鈉水溶液C。

將硫化鈉溶于水中，配制成0.1～0.5mol·L^-1的硫化鈉水溶液C，待用。

步驟4.制備硫化鋅-氧化硅凝膠。

將步驟2.所得的醋酸鋅水溶液B加入步驟1.所得的氧化硅水溶膠A中，再滴入步驟3.所得的硫化鈉水溶液C，使其發生

Zn²⁺+S^2-→ZnS↓

的充分反應，并形成硫化鋅-氧化硅凝膠D。

步驟5.水熱晶化反應。

將步驟4.所得的硫化鋅-氧化硅凝膠D轉移到聚四氟乙烯內襯的水熱釜中，在120～180℃的溫度條件下下水熱晶化反應6～20小時。

步驟6.后處理。

將經步驟5.水熱晶化反應后的產物過濾、烘干、研磨，即得本發明所述的氧化硅改性的硫化鋅納米材料。

需要說明的是：

步驟1.中所采用的硅源可以是硅酸鈉或者正硅酸乙酯。

步驟6.中對水熱反應晶化后的產物進行烘干時，溫度在105～130℃范圍為宜。溫度過低，不利于水份的迅速去除；溫度過高則硫化鋅可能發生分解反應。

步驟4.加入的乙二胺四乙酸本身不參加反應，但可以用來控制硫化鋅的形成速度，起穩定劑的作用；乙二胺四乙酸的用量最好和步驟2.的醋酸鋅以及步驟3.的硫化鈉為等摩爾量。

本發明的原理是采用氧化硅包覆到硫化鋅納米顆粒表面，起到控制硫化鋅納米顆粒生長和提高硫化鋅顆粒穩定性的作用；采用水熱過程來對硫化鋅納米顆粒進行晶化，避免了高溫晶化引起的硫化鋅的分解，同時防止了因硫化鋅納米顆粒的硬團聚導致的硫化鋅納米顆粒長大和比表面積下降的后果。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

1、本發明制備方法成本低、反應過程簡單，有利于材料的大規模生產。

2、本發明制備的氧化硅改性的硫化鋅納米材料，X射線衍射分析證明具有良好的閃鋅礦晶型(如圖2所示)，透射電子顯微鏡證明顆粒直徑不大于50納米(如圖3所示)，顆粒均勻，分散性好，具有優良的熱穩定性和單分散性。

3、本發明制備的氧化硅改性的硫化鋅納米顆粒可以應用于廣泛的領域中，如熒光劑和光電裝置等。

附圖說明

圖1為本發明的工藝流程圖。

圖2為本發明制備的25％質量比的氧化硅改性的硫化鋅納米顆粒的X射線衍射圖。

圖3為本制備的25％質量比的氧化硅改性的硫化鋅納米顆粒的高分辯透射電鏡照片。

具體實施方式

實施方式一