[發(fā)明專利]一種硒化鋅納米空心球的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510061202.1
• 申請日: 2015-02-05
• 公開（公告）號: CN105016314B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊靜;李超;杜希文
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: C01B19/04
• 分類號: C01B19/04;B82Y30/00;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: 陸藝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及硒化鋅(ZnSe)納米空心球的制備方法。

背景技術(shù)

硒化鋅(ZnSe)具有從可見光到長波紅外較寬的透射波段(0.6～20um)，吸收系數(shù)很低(10^-4cm^-1@10um)，折射率隨波長的變化很小，不易潮解，已成為制造紅外窗口片、透鏡、棱鏡、濾光片等紅外光學(xué)元件的重要材料，在空間遙感系統(tǒng)、紅外夜視等各種光學(xué)系統(tǒng)中普遍使用，并具有很好的抗熱沖擊性能，因此成為高功率CO₂激光器系統(tǒng)中光學(xué)元件的首選材料，被廣泛應(yīng)用于高功率紅外激光光學(xué)。

此外近十年來，空心納米顆粒因其優(yōu)異的性能和廣闊的應(yīng)用前景，逐漸成為納米技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。空心納米顆粒壁厚為納米級，內(nèi)部空間所占比例很大，具有密度低、比表面積高、熱膨脹系數(shù)低、折射率低等特性，參見：X.W.Lou,A.Archer,and?Z.Yang,Advanced?Materials,2008,20,3987-4019。因此，空心納米顆粒在高性能鋰離子電池、氣敏傳感器、細(xì)胞造影診斷、藥物/基因的可控釋放、催化劑和催化劑載體等能源、工業(yè)生產(chǎn)控制及環(huán)境安全檢測、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。按照空心結(jié)構(gòu)的形成機(jī)制，空心納米顆粒的制備方法可分為幾下四類：柯肯達(dá)爾(Kirkendall)效應(yīng)、化學(xué)刻蝕法、伽爾瓦尼(galvanic)還原法、模板法。其中，柯肯達(dá)爾效應(yīng)是一種簡便、高效的空心納米顆粒的合成方法。例如Yin,Y.等人采用柯肯達(dá)爾效應(yīng)的方法獲得了硒化鈷空心納米顆粒，參見：Yin,Y.,et?al.Science,2004.304(5671):p.711-4；M.等人采用柯肯達(dá)爾效應(yīng)方法合成了各種鎘的化合物空心納米顆粒，參見：Chemistry?of?Materials,2011.23(12):p.3095-3104.

目前，硒化鋅空心球的合成大多采用模板法，以SiO₂球、PS球或N₂氣泡等為模板，通過ZnSe納米顆粒在模板表面團(tuán)聚，然后去除模板，獲得空心球。由于模板尺寸的限制，迄今為止，已制備出的ZnSe空心球尺寸大多為微米/亞微米級，鮮有100nm以下納米空心球的報道，而小于100nm的納米空心球可以更好地避免可見-紅外光的散射損失。Karanikolos等人采用正相膠束法(水包油)，以嵌段共聚物(PEO-PPO-PEO)/水/對二甲苯三元體系所形成的液晶為模版，得到了粒徑45nm的ZnSe納米空心球，但結(jié)晶性較差，參見：Langmuir,2000.16(8):p.4049-4051。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種硒化鋅納米空心球的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下：

一種硒化鋅納米空心球的制備方法，包括如下步驟：

(1)用砂紙打磨塊狀鋅靶材的表面以去除其靶材表面的氧化層，再置于色譜純乙醇中超聲清洗1-3min；清洗2-4次，用濾紙吸干靶材表面液體；

(2)將步驟(1)處理后的靶材放入氬氣氛下的敞口容器中，加入色譜純乙醇使沒過靶材上表面，加入相當(dāng)于色譜純乙醇體積0.01％-0.02％的油酸，采用波長為1064nm的納秒平行脈沖激光燒蝕靶材，每隔2-4min移動靶材，共燒蝕5-60min，得到含有鋅納米顆粒的混合液體并從容器中取出；

(3)取油胺放入另一容器中，在氬氣氛下，注入步驟(2)得到的混合液體，加熱到230℃-260℃，所述油胺與步驟(2)的色譜純乙醇的體積比為1：1-3；

(4)在常溫下，將硒粉溶于體積比為1:1的油胺和十二硫醇組成的混合溶劑中，硒粉和十二硫醇的摩爾比為1：1-2，攪拌1-10min后注入步驟(3)獲得的混合溶液中，加熱溫度到230℃-260℃并保溫時間為1-90分鐘；離心，并用正己烷或體積比為1:1的乙醇和正己烷的混合溶液清洗2-5次，得到硒化鋅納米空心球，分散在正己烷中，所述硒粉與鋅納米顆粒的摩爾比大于等于1。

塊狀鋅靶材的純度為99.99％。塊狀鋅靶材的厚度可以是任意合適的厚度，以3-7mm為宜。

步驟(2)中色譜純乙醇的液面距靶材上表面的距離較好的是3-7mm。

納秒平行脈沖激光的能量優(yōu)選170-250mJ，激光重復(fù)頻率優(yōu)選5-10HZ。

步驟(4)離心的轉(zhuǎn)數(shù)較好的選8000-20000rpm，離心的時間為10-30min。

步驟(4)所述溫度優(yōu)選260℃，保溫時間優(yōu)選1分鐘。