[发明专利]一种海星状硫化镉纳米结构的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体纳米材料技术领域，具体涉及一种制备海星状硫化镉纳米结构的方法，尤其涉及一种采用溶剂热方法生长纳米结构的方法。

背景技术

硫化镉是一种典型的II-VI族半导体材料，在发光器件、光电池、传感器和催化等方面具有广阔应用前景，并且其纳米尺度的光电性质、化学合成方面都具有一定的典型性，所以成为近年来研究的热点。

目前大多数研究侧重于纳米粒子的尺寸效应，实际上，纳米无机材料的物理化学性质不仅与尺寸有关，也与其形状有关。目前制备纳米结构的方法有模板法，溶胶凝胶法，热蒸发法，溶剂热法等。在诸多各种合成方法中，溶剂热法是一种能够得到独特形貌的纳米材料的重要技术方法。它利用特制的密闭反应容器，采用一定的溶剂作为反应介质，通过对反应容器加热，创造一个高温高压反应环境，使得难溶或不溶的物质溶解并且重结晶。并且溶剂热法步骤少，操作简便，有可能适用于纳米结构的工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于提出一种新的硫化镉纳米结构的溶剂热合成方法。

本发明提出的方法只采用两种化学材料，即镉盐和硫脲，通过合适的方法制备大量海星状硫化镉纳米结构。

为实现这个目的，首先将一定浓度的氯化镉(或其他镉盐)溶液和硫脲溶液按照一定的比例放入内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中，加入去离子水作为反应溶剂，并使反应釜的填充度达到75～80％。密闭反应釜，对溶液进行超声处理后将其放入马弗炉中，在140-160℃保持3～4小时。随后将反应釜自然冷却至室温，打开反应釜，将所得沉淀用水及乙醇交替洗涤2～3次。真空干燥后即得到硫化镉纳米结构。所得产物均呈海星状，并且具有良好分散性。海星状纳米结构的棒状物从粒子中心向四周生长，并逐渐变细，棒状物直径平均为130nm。

本发明的制备方法包括如下具体步骤：

(1)反应溶液的制备：将浓度为0.1mol/L～0.5mol/L的镉盐(如氯化镉)溶液与硒粉按照[Cd²⁺]∶[S]＝2∶3的比例放入高压反应釜中，然后向该反应釜加入去离子水，使容器的填充度达到75～80％。

(2)反应溶液的处理：将上述反应釜密封以后超声处理20～30分钟，使反应溶液混合均匀。

(3)纳米结构的生长：将上述反应釜放入温度为140-160℃的马弗炉中，在该温度下静置3～4小时，然后从马弗炉中取出，在室温下自然冷却。

(4)产物的处理：打开反应釜，将所得沉淀物先用水洗涤，然后用乙醇洗涤，如此交替洗涤2～3次，真空干燥后即可得到海星状硫化镉纳米结构。

本发明的优良效果在于：

(1)本发明提出的制备方法中只采用了两种种化学原料，即氯化镉(或其他镉盐)和硫脲。比同类制备纳米结构溶剂热方法采用的化学试剂少。一方面，不使用复杂化合物，所用试剂简单易得，储存方便；另一方面，使实验过程得到进一步简单化，进一步降低了实验成本；同时，也减少了溶液中的离子种类，有利于提高样品纯度。

(2)本发明提出的制备方法中使用环境友好的硫脲作为硫源，有利于保护环境。

(3)本发明提出的制备方法中反应时间只需3～4小时，比同类制备纳米结构的溶剂热方法所用反应时间大大缩短。

(4)本发明提出的制备方法所制备的硫化镉纳米结构由于其自身独特的海星状形貌，具有良好的分散性。

附图说明

图1实施例所得到的海星状硫化镉纳米结构的X射线衍射(XRD)图像。

图2实施例所得到的海星状硫化镉纳米结构的扫描电子显微(SEM)图像。

图3实施例所得到的海星状硫化镉纳米结构的扫描电子显微(SEM)图像(放大后)。

具体实施方式

下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制本发明的范围。

实施例1

1、反应溶液的制备：将10ml浓度为0.1mol/L的氯化镉溶液和15ml浓度为0.1mol/L的硫脲溶液放入容积为100ml的内衬聚四氟乙烯的高压反应釜中，然后向该反应釜加入去离子水，直至反应容器的填充度达到75％。

2、反应溶液的处理：将上述反应釜密封以后超声处理20～30分钟，使反应溶液混合均匀。

3、纳米结构的生长：将上述反应釜放入温度为150℃的马弗炉中，在该温度下静置3小时，然后从马弗炉中取出，在室温下自然冷却。

4、产物的处理：打开反应釜，将所得沉淀物先用水洗涤，然后用乙醇洗涤，如此交替洗涤2～3次，然后在40℃下真空干燥即可得到硫化镉纳米结构。