[發明專利]連續流動泡沫法制備納米金屬硫化物粉末的方法及裝置

無效

• 申請號: 201210344739.5
• 申請日: 2012-09-18
• 公開（公告）號: CN102992391A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 劉獻明;楊學義;辛凌云;李仕輝;尹衛東
• 申請（專利權）人: 洛陽師范學院
• 主分類號: C01G11/02
• 分類號: C01G11/02;C01G45/00;C01G21/21;C01G9/08;C01G3/12;B82Y40/00
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 張彬

技術領域

本發明屬于納米材料技術領域，特別涉及連續流動泡沫法制備納米金屬硫化物粉末的方法及裝置。?

背景技術

納米材料的制備是納米科學和技術的物質基礎。制備符合一定要求的、具有某種特定形貌和尺寸的納米材料是使納米科學邁向實用化的一個重要步驟。金屬硫化物種類繁多，具有豐富的價態和價電子層構型，有許多重要的物理性質和化學性質，廣泛地應用于催化、傳感、光學、磁學、醫療、潤滑、電池等領域。隨著尺寸的減小，金屬硫化物在原有性能提高的基礎上更以其獨特的電學、光學、氣敏和力學特性，在催化、傳感、光學、磁學和電池等領域有著廣闊的應用前景。制備金屬氧化物和硫化物納米材料，探索其生長機制，進而實現對其尺寸及物性的調控，對于最終實現按照人們的意愿設計合成功能材料具有重要意義。因此，大量、低成本和有效地合成與組裝各種形貌的金屬硫化物納米材料無論從基礎研究，還是從性能和應用的角度來看，都有著特殊重要的意義。例如硫化鎘(CdS)是典型的Ⅱ-Ⅵ族化合物，是一種寬禁帶直接半導體，在太陽能轉換、非線性光學、光化學電池和光催化方面具有廣泛用途。硫化鉛(PbS)是一種重要的半導體材料，其能帶間隙為0.41?eV，具有較大的激子波爾半徑(18nm)，在非線性光學器件、紅外探測器、顯示裝置、發光二極管以及太陽能光伏特電池方面有很好的應用前景。

為了克服物理方法制備金屬硫化物的缺點，人們又開發了新的化學合成方法，如化學共沉淀法、水熱合成法、微乳法、超臨界流體干燥法和固相法等。使用化學液相方法制備金屬硫化物得到的產品粉末容易團聚，粒度分布不均勻；使用化學物理蒸發方法制備金屬硫化物納米結構工藝復雜，原料成本高，設備昂貴。這些化學合成的方法雖然克服了傳統方法中的某些缺點，但存在設備要求較高、成本高、合成周期長、產物產量較低、容易引起污染，且適用面較窄，難以實現大規模生產等缺點。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種產品粒子在納米尺寸、粒度分布均勻、工藝簡單廉價、可大量制備的納米金屬硫化物粉末的制備方法及其制備裝置。

為實現上述目的，本發明提供的技術方案是：

連續流動泡沫法制備納米金屬硫化物粉末的方法，所述金屬硫化物的通式為MS，M為Cd²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺、Pb²⁺或Zn²⁺，制備方法包括以下步驟：

Ⅰ、配制起泡劑-穩泡劑溶液，向去離子水中分別加入起泡劑和穩泡劑，攪拌均勻后制得起泡劑-穩泡劑溶液，然后將該溶液分成兩份：溶液A和溶液B，備用；

其中，加入的起泡劑和穩泡劑重量比為（6~200）:1，且配制好的起泡劑-穩泡劑溶液中起泡劑的質量濃度為0.1~5%；

所述起泡劑為烷基苯磺酸鈉、烷基磺酸鈉、烷基硫酸鈉、十六烷基鹵化銨或月桂醇聚醚硫酸酯鈉；

所述穩泡劑為月桂酰二乙胺、羥甲基纖維素、聚乙烯醇、三乙醇胺、月桂醇、生物聚合物XC或十二烷基氧化物；

Ⅱ、將M的可溶鹽溶于溶液A中配制成M²⁺摩爾濃度為0.001~0.5?mol/L的均相溶液C，備用；

所述M的可溶鹽為Cd、Cu、Mn、Pb或Zn的可溶鹽，其中Cd的可溶鹽為硝酸鎘、氯化鎘或醋酸鎘，Cu的可溶鹽為硝酸銅、氯化銅、硫酸銅或醋酸銅，Mn的可溶鹽為硝酸錳、氯化錳、硫酸錳或醋酸錳，Pb的可溶鹽為硝酸鉛或醋酸鉛，Zn的可溶鹽為硝酸鋅、氯化鋅、硫酸鋅或醋酸鋅；

Ⅲ、將可溶硫化物加入到溶液B中配制成均相溶液D，且S^2-摩爾數與溶液C中M²⁺摩爾數相等，所述可溶硫化物為硫化鈉、硫化銨或硫化氫氣體；

Ⅳ、向步驟Ⅱ和步驟Ⅲ得到的溶液C和溶液D中分別通入壓縮空氣，直至溶液C和溶液D中沒有新的氣泡生成為止，然后將兩者混合，得到混合反應液，將得到的混合反應液在50~100℃恒溫條件下靜置2~24h，然后在3000~6000rpm的轉速條件下離心10-30min，將離心沉淀物依次用水和無水乙醇分別洗滌3~6次，并在真空度為0.05~0.1MPa、溫度為40~100℃的條件下真空干燥，干燥后制得產品。

便于操作，所述溶液A和溶液B為兩等份。