[發明專利]一種CdS@SiO2納米復合材料的合成方法

有效

• 申請號: 201410449720.6
• 申請日: 2014-09-05
• 公開（公告）號: CN104211071A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 崔放;徐林煦;崔鐵鈺
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12;C01G11/02;B82Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明屬于納米材料技術領域，涉及一種CdS@SiO₂納米復合材料的綠色合成方法，具體涉及一種仿生合成法合成制備CdS@SiO₂熒光納米復合材料的綠色方法。

背景技術

近年來，核殼納米結構材料由于其具有來自核和殼的獨特的功能以及在各領域巨大的應用前景，而得到廣泛的關注和研究。通常來講，作為核材料的載體材料有高分子基載體、碳材料載體以及二氧化硅載體。然而高分子基載體由于其熱穩定性、碳材料載體由于其強度低等缺點而受到限制(Michael?S，Fleming，Tarun?K.?et?al.?Chem.?Mater.?[J].?2001，13:?2210—2216)。自1992年發現介孔硅酸鹽材料以來，由于其具有規則的介孔結構、高比表面積、高強度、熱穩定性好及其廣泛的應用前景，而吸引了科研工作者很大的研究興趣。許多類型的納米顆粒，例如金、氧化鐵和半導體納米晶體，已經和介孔二氧化硅微球結合形成了核殼結構材料，例如將Ag納米粒子和二氧化硅微球復合制備的Ag@SiO₂核殼納米材料具有非常強的光學響應(Lu?Han，Hao?Wei，Bo?Tu.?et?al.?Chem.?Commun.?[J].?2011，47:?8536—8538)；具有高強度的磁性Fe₃O₄@SiO₂@水滑石復合材料(Mingfei?Shao，Fanyu?Ning，Jingwen?Zhao.?et?al.?J.?Am.?Chem.Soc.?[J].2012，134:?1071—1077)。

在現有的合成方法中，多以先制取合成納米粒子，然后對納米粒子本身進行修飾以增加其與二氧化硅的相容性，最后通過硅源的水解縮合形成二氧化硅將納米粒子包覆；或者是通過原子轉移自由基聚合的方法合成生長在二氧化硅里面的納米粒子。無論是通過哪種方法，都存在步驟繁瑣、資源浪費、污染環境等問題。我們所探索的合成方法，就是尋求一種簡單的、直接的、環境友好型的方法。???

發明內容

為了解決合成二氧化硅納米復合材料過程中實驗步驟復雜、易造成環境污染等問題，本發明提供了一種簡單、直接、環境友好型CdS@SiO₂納米復合材料的合成方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種CdS@SiO₂納米復合材料的合成方法，利用二氧化硅的仿生合成法在中性溶液中合成納米材料，具體實施步驟如下：

一、有機羧酸與CdO按照摩爾比為2:1~5:2的比例在高純水中40~90℃水浴下反應24~120h，生成有機羧酸鹽作為納米粒子的前驅體；

二、將生成的有機羧酸鹽溶解在水中，將作為硅源的正硅酸乙酯(TEOS)溶解在無水乙醇中并滴加到有機羧酸鹽的溶液中，控制正硅酸乙酯與有機羧酸鹽的摩爾比為5:2~4:1；

三、在常溫常壓下反應72~144h后離心分離，將離心產物在100~200℃下硫化0.2~4h，原位生成CdS納米粒子。

上述方法中，所述有機羧酸為脂肪族類氨基酸，例如：丙氨酸鎘、L-精氨酸鎘。

上述方法中，將有機羧酸鹽溶解在水中，其濃度范圍為0.1~0.2mol/L。

上述方法中，將正硅酸乙酯溶解在無水乙醇中，其濃度范圍為0.25~0.5mol/L。

上述方法中，離心速率為4000~9500r/min

上述方法中，所述硫化過程中，用磷酸與硫化鈉反應生成的硫化氫作為硫源，在常溫真空條件下，封閉系統中進行以提高硫化氫氣體濃度，整個過程在通風廚中操作。

上述方法中，所述步驟三可替換為：在常溫常壓下反應72~144h后離心分離，將離心產物放在馬弗爐中煅燒，控制煅燒溫度為500~660℃，在最高溫度下保溫時間為0.5~2h，煅燒總時間為6~12h(包括升溫時間)，將煅燒產物在100~200℃下硫化0.2~4h，原位生成CdS納米粒子。

本發明基于SiO₂的仿生合成，采用帶有胺基基團的有機羧酸作為前期反應單體，其釋放處的胺基基團能夠催化硅源水解縮合形成SiO₂。

相比于現有技術，本發明具有以下有益效果：

1、本發明所用的有機羧酸是生物大分子蛋白質的單體，是一種綠色化學物質，本身對環境沒有污染。