[發明專利]一種硫化鋅納米線及其制備方法

有效

• 申請號: 201210592660.4
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103910378A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 張海龍;賀蒙;李建業
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: C01G9/08
• 分類號: C01G9/08;B82Y30/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 王鳳桐;周建秋

技術領域

本發明屬于納米材料制備領域，具體地，涉及一種硫化鋅納米線的制備方法以及由該方法制得的硫化鋅納米線。

背景技術

半導體納米材料是近年來納米材料科學的研究熱點之一。隨著半導體材料的納米化，納米材料不僅能引起吸收波長與熒光發射發生藍移，還能產生非線性光學效應，并增強納米材料的氧化還原能力，具有更優異的光電催化活性。硫化鋅（ZnS）是一種重要的Ⅱ-Ⅵ族直接帶隙半導體，禁帶寬度為3.6-3.8eV，具有優良的熒光效應及電致發光功能，納米硫化鋅更具有獨特的光電效應，在電學、磁學、光學、力學和催化等領域呈現出許多優異的性能，因此納米硫化鋅的研究引起了更多人的重視。鑒于納米硫化鋅具有這些優異的性能和潛在的應用價值，人們已經開發出多種方法制備各種形貌的硫化鋅納米結構，如納米顆粒、空心球、納米棒、納米帶和納米線等。

其中，化學氣相沉積（CVD）法是制備硫化鋅納米線的有效方法之一，不少研究小組已經采用該方法合成出一維硫化鋅納米結構[Wang?YW，Zhang?LD，Liang?CH，Wang?GZ，and?Peng?XS，Chem.Phys.Lett.357（2002）314-8；Barrelet?CJ，Wu?Y，Bell?DC，and?Lieber?CM，J.Am.Chem.Soc.125（2003）11498-9；Chai?LL，Du?J，Xiong?SL，Li?HB，Zhu?YC，and?Qian?YT，J.Phys.Chem.C.111（2007）12658-62；Shen?GZ，Bando?Y，Golberg?D，Zhou?CW，J.Phys.Chem.C.112（2008）12299-303；Wang?M，Fei?GT，Zhu?XG，Wu?B，Kong?MG，and?Zhang?LD，J.Phys.Chem.C.113（2009）4335-9；Wang?XF，Xie?Z，Huang?HT，Liu?Z，Chen?D，and?Shen?GZ，J.Mater.Chem.22（2012）6845-50]，但是他們的制備方法存在下列的一種或多種問題：1）合成溫度偏高（800-1000℃），不僅不利于節約能源，而且很大程度上限制了可以用來生長硫化鋅納米線的襯底材料的范圍；2）一般都需要采用金等貴金屬作為催化劑，不僅增加了成本，而且導致制備出的硫化鋅納米結構含有催化劑顆粒，不易分離，從而影響硫化鋅納米結構的物理性質和應用價值；3）硫化鋅納米線的生長往往要求設備具有特定的溫度梯度，對設備要求較高（例如要求使用多溫區的管式爐），而且難于實現硫化鋅納米線的大面積均勻生長。因此，探索一種合成溫度較低、不需要使用催化劑和易燃易爆劇毒氣體、操作方便、簡單易行的制備硫化鋅納米線的方法具有重要的科學價值和實際意義。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種新的硫化鋅納米線的制備方法。

為了實現上述目的，一方面，本發明提供了一種硫化鋅納米線的制備方法，該方法包括在惰性氣氛中，將硫源與襯底上的鋅源接觸并進行化學氣相沉積，以在所述襯底上形成硫化鋅納米線，所述化學氣相沉積的條件包括：溫度為380-700℃，時間為40-160min，所述襯底表面沉積有鋅源或者所述襯底由鋅源形成。

另一方面，本發明提供了由上述方法制得的硫化鋅納米線。

本發明方法的工藝簡單，操作方便，易于實現大規模生產，與傳統的化學氣相沉積法制備硫化鋅納米線的方法相比，具有以下優勢：

（1）合成溫度較低，這樣不僅節約了能源，而且擴大了襯底材料的選擇范圍；

（2）不需要使用催化劑，避免產物被催化劑顆粒污染的風險；

（3）生長不需要特定的溫度梯度，對設備的要求低，易于實現硫化鋅納米線的大面積均勻生長。

另外，本發明方法制得的硫化鋅納米線直徑在30-50nm范圍內，長度達數十微米，多為六方纖鋅礦硫化鋅納米線結構，而且還存在少量共生的硫化鋅納米線。

本發明的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

附圖說明

附圖是用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發明，但并不構成對本發明的限制。在附圖中：

圖1為實施例1-3制備硫化鋅納米線所用的化學氣相沉積裝置示意圖；

圖2為本發明硫化鋅納米線的能譜分析（EDS）譜圖，譜圖中的Cu、Ni等元素來自于收集EDX譜圖的透射電鏡的鏡筒，少量的O元素通常被認為來自樣品表面吸附的氣體分子；