[發(fā)明專利]一種水熱輔助聲化學(xué)制備硫化鈷納米晶的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110375676.5
• 申請日: 2011-11-23
• 公開（公告）號: CN102502887B
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹麗云;李碧;李意峰;黃劍鋒;吳建鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號: C01G51/00
• 分類號: C01G51/00;B82Y40/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于硫化物納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水熱輔助聲 化學(xué)制備硫化鈷納米晶的方法。

背景技術(shù)

作為一種無毒、環(huán)保的過渡金屬硫化物納米材料，硫化鈷除了具 有特殊的3d價電子殼層結(jié)構(gòu)外，還具有納米材料應(yīng)有的的非線性性 質(zhì)、熒光特性、量子尺寸效應(yīng)和其它的重要物理化學(xué)性質(zhì)。由于這樣 的特性，使得納米CoS材料有著更優(yōu)越的物理、化學(xué)、光學(xué)、顏料 性能以及更為廣泛的用途。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，硫化鈷納米粒子的禁帶寬度 大約為3.91eV[S.P.Tandon，J.P.Gupta.Measurement?of?Forbidden? Energy?Gap?of?Semiconductors?by?Diffuse?Reflectance?Technique. Physica?Status?Solidi(b)，1970，381(1)：363-367]，硫化鈷納米材料必將 在高能量密度電池、太陽能光電材料等這些方面得到廣泛的應(yīng)用[M.S. Sadjadi，A.Pourahmad，Sh.Sohrabnezhad，K.Zare.Formation?of?NiS? and?CoS?semiconductor?nanoparticles?inside?mordenite-type?zeolite. Materials?Letters，2007，61(14-15)：2923-2926]。

超聲化學(xué)法是利用聲空化能加速或控制化學(xué)反應(yīng)，提高反應(yīng)產(chǎn)率 和引發(fā)新的化學(xué)反應(yīng)，是近年來出現(xiàn)的一種制備納米材料的新方法。 利用超聲化學(xué)法制備硫化鈷納米晶，主要由于超聲波的空化作用，將 在尺度約為微米級的區(qū)域產(chǎn)生瞬間的高溫和高壓[M.Behboudnia， M.H.Majlesara，B.Khanbabaee.Preparation?of?ZnS?nanorods?by? ultrasonic?waves[J].Materials?Science?and?Engineering?B，2005， 122(2)：160-163]，另外，超聲波作用于溶液時，力學(xué)效應(yīng)可通過攪拌 作用，促進(jìn)離子間相互作用，從而促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)充分進(jìn)行；聲空化作 用產(chǎn)生的強(qiáng)烈的沖擊波抑制了大膠團(tuán)的形成；熱學(xué)效應(yīng)可促進(jìn)CoS 凝聚；化學(xué)效應(yīng)可促進(jìn)氧化還原反應(yīng)，從而對CoS納米晶的形成有 很好的促進(jìn)作用。

水熱法也是近年來發(fā)展比較快的一種方法，研究體系一般處于非 理想非平衡狀態(tài)，水熱環(huán)境中的高溫高壓狀態(tài)，使得重要離子間的反 應(yīng)加快，這樣大大節(jié)省了反應(yīng)進(jìn)行所需要的時間

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出一種水熱輔助聲化學(xué)制備硫化鈷納米晶的 方法。此方法操作簡單，所得的硫化鈷納米晶結(jié)晶良好，粒徑分散較 好。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

1)取1.16g-5.80g的分析純六水硝酸鈷(Co(NO₃)₂·6H₂O)置于 錐形瓶中，向錐形瓶中加入去離子水，攪拌，配置成40mL的紅色透 明溶液A；

2)取0.58g-2.90g乙二胺四乙酸(EDTA)加入溶液A中攪拌得 溶液B；

3)向溶液B中加入0.5-4.0mL的質(zhì)量濃度為2％的H₂S溶液， 攪拌均勻得溶液C；

4)取0.14mL-0.68mL的(NH₄)₂S置于小燒杯中，并加入去離子 水配置成40mL的溶液D；

5)將溶液C放入超聲波清洗器中進(jìn)行震蕩，同時逐滴加入溶液 D，設(shè)定超聲時間10-60min，超聲功率200-500W，超聲溫度20-80℃；

6)將超聲反應(yīng)后的溶液加入水熱釜中，控制其填充比為50％- 80％，之后密封，在170-210℃反應(yīng)6-24h；

7)反應(yīng)結(jié)束后，將水熱釜取出冷卻至室溫，將產(chǎn)物進(jìn)行分離后， 分離后的產(chǎn)物分別用去離子水和無水乙醇清洗，放入80℃的烘箱中 進(jìn)行干燥，得到黑色的硫化鈷納米晶。

由于反應(yīng)過程中聲化學(xué)能量產(chǎn)生的高溫高壓、強(qiáng)烈的沖擊波和高速的 射流，阻礙了粒子成為大膠團(tuán)，水熱環(huán)境的臨界狀態(tài)促使晶粒的結(jié)晶 性更好，使得所得的產(chǎn)物結(jié)晶性很好。此方法制備的硫化鈷納米晶形 貌可控，為納米棒狀結(jié)構(gòu)，直徑在10nm左右；且制備工藝簡單，操 作方便，溫度低，能耗小，制備成本較低。

附圖說明