[發(fā)明專利]用二乙二醇作溶劑制備純相、單分散的ZnS納米晶的方法

無效

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• 申請日: 2012-11-02
• 公開（公告）號: CN102923759A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭學(xué)榮;靳正國
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: C01G9/08
• 分類號: C01G9/08;B82Y40/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 張宏祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于納米材料的，特別涉及一種采用溶液化學(xué)法，用二乙二醇作溶劑制備純相、單分散的ZnS納米晶。

背景技術(shù)

硫化鋅以其優(yōu)良的光學(xué)、電學(xué)性質(zhì)，開辟了其在場發(fā)射、催化劑、太陽能電池、傳感器等領(lǐng)域的應(yīng)用。作為一種良好的光電半導(dǎo)體材料，ZnS可以有不同的發(fā)光形式，包括光致發(fā)光（PL）、陰極射線致發(fā)光（CL）、電致發(fā)光（EL）、電化學(xué)發(fā)光（ECL）、熱釋發(fā)光（TL）等。由于納米尺度的晶粒尺寸會導(dǎo)致材料各種性質(zhì)的變化，ZnS納米晶的出現(xiàn)也使其具有及其良好的光學(xué)性質(zhì)和電學(xué)性質(zhì)，進一步擴大了其各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

ZnS納米材料的合成方面，目前為止主要應(yīng)用微乳液法或反膠束法、化學(xué)氣相沉積法、水熱法、均勻沉淀法、溶膠-凝膠法、熱解法、熱溶劑法、模板法等合成了各種形態(tài)的ZnS納米材料，包括零維的納米晶、核殼結(jié)構(gòu)納米晶，一維的納米線、納米帶，二維的納米片以及一些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)如嵌段結(jié)構(gòu)、接枝結(jié)構(gòu)等。在合成納米材料的過程中最大的問題是解決其分散性，因為小尺寸的納米材料表面活性較高，容易團聚在一起。到目前為止，在合成ZnS納米晶的試驗中，大多采用了有毒物質(zhì)做溶劑，對環(huán)境破壞嚴重且不利于實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，是克服現(xiàn)有技術(shù)所制備ZnS納米材料的分散性差、大多采用有毒物質(zhì)做溶劑的缺點，提供一種采用溶液化學(xué)法，以綠色環(huán)保的二乙二醇為溶劑合成無任何雜相并且分散性良好的閃鋅礦ZnS納米晶。

本發(fā)明通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

用二乙二醇作溶劑制備純相、單分散的ZnS納米晶的方法，具有如下步驟：

（1）配置前驅(qū)液

將六水硝酸鋅溶解在二乙二醇溶劑中，配置鋅源前驅(qū)液，每ml溶劑中含0.1mmolZn(NO₃)₂·6H₂O，置于磁力攪拌器上攪拌至完全溶解；將硫代乙酰胺和聚乙烯吡咯烷酮簡稱PVP溶解在二乙二醇溶劑中，配置硫源基液，每ml溶劑中含0.025mmol硫代乙酰胺和0.00125gPVP，置于電熱套中攪拌至完全溶解；

（2）合成制備氧化鋅納米晶

將步驟（1）完全溶解的硫源基液倒入裝有冷凝管的三口燒瓶中，通入氮氣流，從室溫開始以10℃/min加熱，到達200℃時將鋅源前驅(qū)液立刻注入硫源基液中，其中鋅源前驅(qū)液與硫源基液混合后的Zn:S摩爾比為1:1，混合溶液穩(wěn)定在180℃～200℃回流10min，然后用水冷卻至室溫；制得氧化鋅納米晶產(chǎn)物溶液。

（3）清洗氧化鋅納米晶

在步驟（2）所得到的氧化鋅納米晶產(chǎn)物溶液中加入等體積的無水乙醇進行稀釋，混合均勻后分裝于離心管中在9000-12000r/min下離心分離，如此再采用5倍體積過量的無水乙醇洗滌-離心清洗3~5次，最終將洗滌后的納米晶分散在酒精中密閉保存。

所述步驟（2）優(yōu)選的回流溫度為180℃。

本發(fā)明的有益效果是：

本專利采用溶液化學(xué)法合成ZnS納米材料，用具有較高沸點的綠色環(huán)保的極性溶劑二乙二醇做溶劑，加入一定量的輔助劑合成了無任何雜相并且分散性良好的閃鋅礦ZnS納米晶，整個制備過程綠色無污染，程序設(shè)備簡單，制備成本低。在無污染的環(huán)境下制備出分散性良好的ZnS納米晶，很適合規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所得ZnS納米晶的XRD圖譜；

圖2是本發(fā)明所得ZnS納米晶的TEM圖片；

圖3是本發(fā)明所得ZnS納米晶的SEM圖譜；

圖4是本發(fā)明所得ZnS納米晶的EDS圖譜；

圖5是本發(fā)明所得ZnS納米晶的UV-Vis圖譜。

具體實施方式

本發(fā)明所用原料為市售分析純試劑，具體實施例如下。

(1)配置前驅(qū)液

在燒杯中將1mmol?Zn(NO₃)₂·6H₂O溶解在10ml二乙二醇中做鋅源前驅(qū)液，置于磁力攪拌器上攪拌至完全溶解；在三口燒瓶中將1mmol硫代乙酰胺和0.05gPVP溶解在40ml二乙二醇中做硫源基液，置于電熱套中攪拌至完全溶解。

(2)合成制備氧化鋅納米晶