[发明专利]一种水热辅助声化学制备硫化钴纳米晶的方法

说明书

技术领域

本发明属于硫化物纳米材料技术领域，具体涉及一种水热辅助声 化学制备硫化钴纳米晶的方法。

背景技术

作为一种无毒、环保的过渡金属硫化物纳米材料，硫化钴除了具 有特殊的3d价电子壳层结构外，还具有纳米材料应有的的非线性性 质、荧光特性、量子尺寸效应和其它的重要物理化学性质。由于这样 的特性，使得纳米CoS材料有着更优越的物理、化学、光学、颜料 性能以及更为广泛的用途。经研究发现，硫化钴纳米粒子的禁带宽度 大约为3.91eV[S.P.Tandon，J.P.Gupta.Measurement of Forbidden  Energy Gap of Semiconductors by Diffuse Reflectance Technique. Physica Status Solidi(b)，1970，381(1)：363-367]，硫化钴纳米材料必将 在高能量密度电池、太阳能光电材料等这些方面得到广泛的应用[M.S. Sadjadi，A.Pourahmad，Sh.Sohrabnezhad，K.Zare.Formation of NiS  and CoS semiconductor nanoparticles inside mordenite-type zeolite. Materials Letters，2007，61(14-15)：2923-2926]。

超声化学法是利用声空化能加速或控制化学反应，提高反应产率 和引发新的化学反应，是近年来出现的一种制备纳米材料的新方法。 利用超声化学法制备硫化钴纳米晶，主要由于超声波的空化作用，将 在尺度约为微米级的区域产生瞬间的高温和高压[M.Behboudnia， M.H.Majlesara，B.Khanbabaee.Preparation of ZnS nanorods by  ultrasonic waves[J].Materials Science and Engineering B，2005， 122(2)：160-163]，另外，超声波作用于溶液时，力学效应可通过搅拌 作用，促进离子间相互作用，从而促进化学反应充分进行；声空化作 用产生的强烈的冲击波抑制了大胶团的形成；热学效应可促进CoS 凝聚；化学效应可促进氧化还原反应，从而对CoS纳米晶的形成有 很好的促进作用。

水热法也是近年来发展比较快的一种方法，研究体系一般处于非 理想非平衡状态，水热环境中的高温高压状态，使得重要离子间的反 应加快，这样大大节省了反应进行所需要的时间

发明内容

本发明的目的是提出一种水热辅助声化学制备硫化钴纳米晶的 方法。此方法操作简单，所得的硫化钴纳米晶结晶良好，粒径分散较 好。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)取1.16g-5.80g的分析纯六水硝酸钴(Co(NO₃)₂·6H₂O)置于 锥形瓶中，向锥形瓶中加入去离子水，搅拌，配置成40mL的红色透 明溶液A；

2)取0.58g-2.90g乙二胺四乙酸(EDTA)加入溶液A中搅拌得 溶液B；

3)向溶液B中加入0.5-4.0mL的质量浓度为2％的H₂S溶液， 搅拌均匀得溶液C；

4)取0.14mL-0.68mL的(NH₄)₂S置于小烧杯中，并加入去离子 水配置成40mL的溶液D；

5)将溶液C放入超声波清洗器中进行震荡，同时逐滴加入溶液 D，设定超声时间10-60min，超声功率200-500W，超声温度20-80℃；

6)将超声反应后的溶液加入水热釜中，控制其填充比为50％- 80％，之后密封，在170-210℃反应6-24h；

7)反应结束后，将水热釜取出冷却至室温，将产物进行分离后， 分离后的产物分别用去离子水和无水乙醇清洗，放入80℃的烘箱中 进行干燥，得到黑色的硫化钴纳米晶。

由于反应过程中声化学能量产生的高温高压、强烈的冲击波和高速的 射流，阻碍了粒子成为大胶团，水热环境的临界状态促使晶粒的结晶 性更好，使得所得的产物结晶性很好。此方法制备的硫化钴纳米晶形 貌可控，为纳米棒状结构，直径在10nm左右；且制备工艺简单，操 作方便，温度低，能耗小，制备成本较低。

附图说明