[發明專利]一種硫化鎘多級結構納米材料的絡合劑輔助制備方法

無效

• 申請號: 201110329667.2
• 申請日: 2011-10-26
• 公開（公告）號: CN103073049A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 朱君;金彩虹;何丹農
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: C01G11/02
• 分類號: C01G11/02;B82Y40/00
• 代理公司: 上海東方易知識產權事務所 31121
• 代理人: 唐莉莎

技術領域

本發明涉及一種硫化鎘多級結構納米材料的絡合劑輔助制備方法，具體涉及一種以絡合劑輔助合成具有不同晶型和形貌的硫化鎘多級結構納米材料的方法。本方法屬于納米材料的制備領域。?

背景技術

具有特殊形貌、尺寸和層次的微/納米材料在基礎科學研究和實際應用中具有重要的意義，已受到了人們廣泛的關注。而由低維納米材料作為初級結構單元組裝的多級結構更是研究的重點。因此，設計和制備具有特殊形貌、尺寸的多級結構微/納米材料是多級結構材料研究的重要課題之一。絡合劑輔助合成是近些年來興起的、被認為是最有潛力的制備多級結構的合成方法之一。其原因在于絡合劑能夠與金屬離子發生絡合作用，從而控制反應速率，并且能吸附在晶體表面，控制晶體生成或聚集。例如，有人嘗試通過該方法制備多級結構過渡金屬化合物，并取得了很好的結果。例如，Cao等人利用5-磺酸水楊酸為絡合劑，制備了不同形貌的Fe₂O₃納米材料、多級蜂窩狀結構Ni(OH)₂、Co₃O₄微球結構等。Li等人以CTAB為表面活性劑制備了Sr₂Sb₂O₇多級花狀結構。Xie等人以半胱氨酸為絡合物，利用生物礦化過程合成了納米立方體組裝的寶塔狀PbS多級結構。Qian等人以酒石酸為絡合劑，制備了蜂窩狀多孔Sr₂S₃微球。

作為一類典型的窄帶半導體納米材料，CdS有著許多重要實際應用，如發光二極管、平板顯示器、太陽能電池、光催化等。最近，除了納米粒子、納米棒、納米線、納米帶等常見形貌外，多級結構CdS納米材料的制備也受到了重視。例如，有人通過在制備過程中加入添加劑、螯合劑等，已制備了海星狀硫化鎘、花狀硫化鎘、樹枝狀硫化鎘等。但到目前為止，系統地研究關于添加絡合物制備不同晶型和形貌的硫化鎘多級結構納米材料的報道較少。?

發明內容

本發明目的在于針對現有技術的不足，提供一種以絡合劑輔助合成具有不同晶型和形貌的硫化鎘多級結構納米材料的方法。該方法工藝簡單，生產成本低，可選擇性制備不同晶型和形貌的硫化鎘多級結構納米材料。所得的產物能進一步滿足生產和應用的需求。

為實現這樣的目的，在本發明的技術方案中，以有機小分子化合物為修飾劑，以水或水/乙醇混合物為反應溶劑，采用水熱法制備不同晶型和形貌的硫化鎘多級結構納米材料。首先將鎘鹽和有機小分子化合物溶于水中，制備反應液。在反應液中加入硫源后，進行水熱處理，控制溫度及反應時間，即可得到不同晶型和形貌的硫化鎘多級結構納米材料。

本發明提供一種硫化鎘多級結構納米材料的絡合劑輔助制備方法，其特征在于包括如下步驟：

a、化學反應液的配制：按重量份計，將1份鎘鹽和0-50份有機小分子化合物溶于100份水或水/乙醇混合物中，在30-80℃下，充分攪拌配制成反應液；

b、硫化鎘多級結構納米材料的合成：將步驟a制得反應液轉入帶有聚四氟乙烯內膽的高壓反應釜，加入硫源，在80-200?℃下，反應時間1-72小時，反應結束后，反應釜自然冷卻到約60?℃，加入反應液總體積20-30%的甲醇，將產物過濾，用無水乙醇洗滌數次，真空抽干，即獲得不同晶型和形貌的硫化鎘納米材料。

所述的鎘鹽為硝酸鎘、氯化鎘、乙酸鎘、硫酸鎘中的一種或其組合。

所述的有機小分子化合物為檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、檸檬酸三鈉、酒石酸二鈉、乙二胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的一種或其組合。

所述的硫源為硫脲、硫代乙酰胺、半胱氨酸、乙二硫醇、硫化鈉中的一種或其組合。

所述硫源與鎘鹽的摩爾比為1:1-10:1。

本發明的優點在于：

1、由于采用有機小分子化合物為修飾劑，使得硫化鎘納米晶體在生長和聚集過程中得到很好的控制，對硫化鎘納米粒子起到了較好的保護作用。另外，由于有些有機小分子化合物具有豐富的官能團，使得初級單元的硫化鎘納米粒子能自聚集成多級納米結構。

2、通過修飾劑的選擇可以制備不同晶型和形貌的硫化鎘多級結構納米材料。

3、水熱法工藝簡單、成本低廉，適合工業化生產。

4、本發明的制備方法簡單，可操作性強，能進一步滿足生產和應用的需求。

附圖說明

圖1為本發明實施例1所得的硫化鎘多級結構納米材料的X-射線衍射圖。

圖2為本發明實施例1所得的硫化鎘多級結構納米材料的掃描電鏡照片。