[發明專利]一種粒徑精確可控的硫化物高度均勻微球及其制備方法

有效

• 申請號: 201910365130.8
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN109942017B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 武素麗;吳越;常杰
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C01G9/08
• 分類號: C01G9/08;C01G3/12;C01G11/02;C01G13/00;C01G19/00;C01G21/21;C01G45/00;C01G49/12;C01G51/00;C01G53/11;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 周媛媛;李馨

本發明公開了一種粒徑精確可控的硫化物高度均勻微球及其制備方法。該方法基于核?殼?殼結構的思想，包括一次生長成“核”和二次“層?層”生長兩個過程。在第一步生長中通過穩定的反應條件，得到穩定粒徑的硫化物納米微球；在后續步驟中，控制金屬鹽和硫源加入的時機與量，即可精確控制納米微球的粒徑。按照上述合成方法，可以通過預先設定的目標粒徑，精確設計試驗步驟，得到目標粒徑的硫化物納米微球；同時，此方法可調控的粒徑范圍明顯增大，可以調控范圍為100nm?1000nm。

技術領域

本發明涉及一種粒徑精確可控的硫化物高度均勻微球及其制備方法，屬于光子晶體材料制備領域。

背景技術

半導體材料在太陽能電池，激光器，光催化等領域被廣泛應用，其中多種金屬硫化物是半導體材料的主要種類，如ZnS，CdS，CuS，PbS，SnS，HgS，MnS，FeS，NiS，CoS等。進一步的研究發現微納米尺寸級別的半導體材料表現出諸多獨特的物理化學現象，如量子效應，非線性光學效應等。而上述這些現象，主要取決于材料的尺寸，形狀和結構。單分散的微球消除了形狀對材料性質的影響，微球的粒徑可控可以進一步研究材料尺寸對性質的影響。因此，粒徑精確可控的單分散金屬硫化物的微球制備對半導體材料的進一步研究有重要的意義。

目前在合成硫化物微球的研究中，可以從多種因素入手，控制所合成的微球的粒徑，例如，控制反應時間(參見X.Wang,Z.Wang,L.Bai,H.Wang,L.Kang,D.H.Werner,M.Xu,B.Li,J.Li and X.-F.Yu,Opt.Express,2018,26,27001-27013.)，反應溫度(參見M.G.Han,C.G.Shin,S.-J.Jeon,H.Shim,C.-J.Heo,H.Jin,J.W.Kim and S.Lee,Adv.Mater.,2012,24,6438-6444.)，配體用量(參見I.D.Hosein and C.M.Liddell,Langmuir,2007,23,2892-2897.)，藥品濃度(參見專利CN 105113006 A)等。但簡單的條件控制僅能粗略的控制產物粒徑，且可調控的粒徑范圍較窄，通常在50nm-400nm的范圍內(參見專利CN 1923702 A；CN104213399 A；CN 108321389 A)。因此，進一步提高所制備的硫化物微球的單分散性，且實現更精確的粒徑控制具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種粒徑精確可控的硫化物高度均勻微球及其制備方法。一種粒徑精確可控的硫化物高度均勻微球的制備方法，基于核-殼-殼結構的思想，包括一次生長成“核”和二次“層-層”生長兩個過程，在第一步生長中通過穩定的反應條件，得到穩定粒徑的硫化物納米微球；在后續步驟中，控制金屬鹽和硫源加入的時機與量，即可精確控制納米微球的粒徑。按照上述合成方法，可以通過預先設定的目標粒徑，精確設計試驗步驟，得到目標粒徑的硫化物納米微球；同時，此方法可調控的粒徑范圍明顯增大，其可以調控范圍為100nm-1000nm，微球粒徑高度均勻，為多晶結構，粒徑分布系數小于5％。

本發明具體是通過以下工藝步驟實現：

1)按照(0.25-1.25)mmol/L的濃度，取一定量的聚乙烯吡咯烷酮(平均分子量：10000-58000)分散在去離子水中，得均勻溶液，攪拌加熱至50-80℃；

2)按照(0.1-0.3)mol/L的濃度，取一定量的硫源加入已加熱至穩定溫度的聚乙烯吡咯烷酮的水溶液中；取一定量的濃硝酸加入上述溶液中；