[發(fā)明專利]立方晶型硫化鋅納米粒子及由其制備的納米復(fù)合光學(xué)薄膜

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010137928.6
• 申請(qǐng)日: 2010-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN101817549A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊柏;程元榮;呂長利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): C01G9/08
• 分類號(hào): C01G9/08;G02B1/10
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 張景林;劉喜生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于硫化鋅納米粒子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種立方晶型硫化鋅納米粒子 以及應(yīng)用該納米粒子制備的納米復(fù)合光學(xué)材料薄膜。這種復(fù)合光學(xué)材料薄膜可表現(xiàn) 出熒光、高折射率中的一種或兩種光學(xué)性能，在光學(xué)、光電器件等方面具有廣泛的 應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體納米粒子尺寸的減小，半導(dǎo)體納米粒子將表現(xiàn)出與體相材料截然不 同的性質(zhì)。比如，量子尺寸效應(yīng)、量子限域效應(yīng)、非線性光學(xué)效應(yīng)，等等。其發(fā)光、 磁性等光電性能也得到重視和應(yīng)用。

硫化鋅(ZnS)是一種重要的寬帶隙半導(dǎo)體材料，在室溫條件下其帶隙寬度可達(dá)到 3.66eV。ZnS半導(dǎo)體材料在光催化、紅外窗口、光電器件、傳感器、光通信方面 有廣闊的應(yīng)用前景。

目前制備硫化鋅納米粒子的方法很多，其中可以分為兩大類，一類是在高溫條 件下油相合成硫化鋅納米粒子，通常是在油胺或油酸等高沸點(diǎn)溶劑中，以醋酸鋅、 硝酸鋅、氯化鋅等作為鋅源，硫、硫脲、硫代乙酰胺等作為硫源，油相中合成硫化 鋅納米粒子；或者是利用二硫代氨基甲酸鋅類的化合物，在高溫油相中分解生成硫 化鋅納米粒子。這種方法可以得到晶型好，尺寸單分散性良好，穩(wěn)定性好的硫化鋅 納米粒子，缺點(diǎn)是操作比較麻煩，需要高溫，無氧條件制備。而且，分離困難，使 得進(jìn)一步應(yīng)用硫化鋅納米粒子變得困難。第二種是濕化學(xué)法制備硫化鋅納米粒子： (1)在水溶液中制備硫化鋅納米粒子，例如在醋酸鋅水溶液中通入硫化氫，或者加入 硫化鈉來制備硫化鋅納米粒子。為了保持粒子的穩(wěn)定分散性，通常還加入巰基乙醇， 巰基丙酸，或者硫甘油，谷胱甘肽等含有巰基的化合物進(jìn)行穩(wěn)定。但是這類化合物 通常氣味難聞，有毒。(2)也可在二甲基甲酰胺中合成硫化鋅納米粒子。通常濕化學(xué) 法合成的納米粒子不穩(wěn)定，很難在溶液中均勻分散，從而出現(xiàn)大量沉淀。因此如何 制備尺寸可控，無巰基化合物的，良好分散性的半導(dǎo)體納米粒子仍然是個(gè)挑戰(zhàn)。

對(duì)于制備的納米粒子，通常通過和聚合物復(fù)合制備納米復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)其功能化， 器件應(yīng)用化。但是，由于納米粒子容易出現(xiàn)聚積，常常和聚合物出現(xiàn)分相，從而降 低材料的性能。因此，如何進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)納米粒子和聚合物復(fù)合也是一個(gè)亟待解決的 問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種合成立方晶型硫化鋅納米粒子的方法，可以在多元醇 中合成均勻分散的硫化鋅納米粒子，經(jīng)過減壓蒸餾濃縮、反沉淀、離心、洗滌、干 燥等處理后得到的粉末可以重新分散到原溶劑中。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種應(yīng)用該硫化鋅納米粒子制備的納米復(fù)合光學(xué)材 料薄膜，這種復(fù)合光學(xué)材料薄膜可表現(xiàn)出熒光、高折射率中的一種或兩種光學(xué)性能， 在光學(xué)、光電器件等方面具有廣泛的應(yīng)用。

本發(fā)明所述的硫化鋅納米粒子，其由如下方法制備：

將鋅源和硫源加入到多元醇中，再加入多醇胺，通過加熱回流或者溶劑熱的方 法制備得到透明的硫化鋅納米粒子分散溶液，再將分散液進(jìn)行減壓蒸餾濃縮，在丙 酮中沉淀，再將沉淀離心干燥，可以得到硫化鋅納米粒子的粉末；進(jìn)而再將硫化鋅 納米粒子的粉末加入到多元醇中，經(jīng)過超聲可以使納米粒子重新分散到多元醇中， 得到透明的溶液。

鋅源可以為氯化鋅、硝酸鋅、醋酸鋅、硫酸鋅等；硫源為硫脲、硫代乙酰胺等； 多元醇可以為乙二醇、一縮二乙二醇、甘油等；多醇胺可以為單乙醇胺、二乙醇胺、 三乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、三羥甲基氨基甲烷等。

加熱回流或者溶劑熱的反應(yīng)溫度可以是70～250攝氏度，反應(yīng)時(shí)間可以是3～24 小時(shí)。

鋅離子在整個(gè)反應(yīng)體系中的濃度可以是0.001～1mol/L，硫源在整個(gè)反應(yīng)體系中 濃度范圍為0.001～1mol/L，多醇胺在整個(gè)反應(yīng)體系中濃度可以是0.001～60vol％。 得到的硫化鋅納米粒子的尺寸從1nm到800nm。

進(jìn)一步的，鋅離子在整個(gè)反應(yīng)體系中的濃度可以是0.01～1mol/L，硫源在整個(gè) 反應(yīng)體系中濃度范圍為0.01～1mol/L，多醇胺在整個(gè)反應(yīng)體系中濃度可以是0.01～20 vol％。

再進(jìn)一步的，鋅離子在整個(gè)反應(yīng)體系中的濃度可以是0.05～0.5mol/L，硫源在 整個(gè)反應(yīng)體系中濃度范圍為0.05～0.5mol/L，多醇胺在整個(gè)反應(yīng)體系中濃度可以是 1～10vol％。