[发明专利]一种硒化锌纳米空心球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及硒化锌(ZnSe)纳米空心球的制备方法。

背景技术

硒化锌(ZnSe)具有从可见光到长波红外较宽的透射波段(0.6～20um)，吸收系数很低(10^-4cm^-1@10um)，折射率随波长的变化很小，不易潮解，已成为制造红外窗口片、透镜、棱镜、滤光片等红外光学元件的重要材料，在空间遥感系统、红外夜视等各种光学系统中普遍使用，并具有很好的抗热冲击性能，因此成为高功率CO₂激光器系统中光学元件的首选材料，被广泛应用于高功率红外激光光学。

此外近十年来，空心纳米颗粒因其优异的性能和广阔的应用前景，逐渐成为纳米技术领域的研究热点。空心纳米颗粒壁厚为纳米级，内部空间所占比例很大，具有密度低、比表面积高、热膨胀系数低、折射率低等特性，参见：X.W.Lou,A.Archer,and Z.Yang,Advanced Materials,2008,20,3987-4019。因此，空心纳米颗粒在高性能锂离子电池、气敏传感器、细胞造影诊断、药物/基因的可控释放、催化剂和催化剂载体等能源、工业生产控制及环境安全检测、生物医学等领域具有良好的应用前景。按照空心结构的形成机制，空心纳米颗粒的制备方法可分为几下四类：柯肯达尔(Kirkendall)效应、化学刻蚀法、伽尔瓦尼(galvanic)还原法、模板法。其中，柯肯达尔效应是一种简便、高效的空心纳米颗粒的合成方法。例如Yin,Y.等人采用柯肯达尔效应的方法获得了硒化钴空心纳米颗粒，参见：Yin,Y.,et al.Science,2004.304(5671):p.711-4；M.等人采用柯肯达尔效应方法合成了各种镉的化合物空心纳米颗粒，参见：Chemistry of Materials,2011.23(12):p.3095-3104.

目前，硒化锌空心球的合成大多采用模板法，以SiO₂球、PS球或N₂气泡等为模板，通过ZnSe纳米颗粒在模板表面团聚，然后去除模板，获得空心球。由于模板尺寸的限制，迄今为止，已制备出的ZnSe空心球尺寸大多为微米/亚微米级，鲜有100nm以下纳米空心球的报道，而小于100nm的纳米空心球可以更好地避免可见-红外光的散射损失。Karanikolos等人采用正相胶束法(水包油)，以嵌段共聚物(PEO-PPO-PEO)/水/对二甲苯三元体系所形成的液晶为模版，得到了粒径45nm的ZnSe纳米空心球，但结晶性较差，参见：Langmuir,2000.16(8):p.4049-4051。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种硒化锌纳米空心球的制备方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种硒化锌纳米空心球的制备方法，包括如下步骤：

(1)用砂纸打磨块状锌靶材的表面以去除其靶材表面的氧化层，再置于色谱纯乙醇中超声清洗1-3min；清洗2-4次，用滤纸吸干靶材表面液体；

(2)将步骤(1)处理后的靶材放入氩气氛下的敞口容器中，加入色谱纯乙醇使没过靶材上表面，加入相当于色谱纯乙醇体积0.01％-0.02％的油酸，采用波长为1064nm的纳秒平行脉冲激光烧蚀靶材，每隔2-4min移动靶材，共烧蚀5-60min，得到含有锌纳米颗粒的混合液体并从容器中取出；

(3)取油胺放入另一容器中，在氩气氛下，注入步骤(2)得到的混合液体，加热到230℃-260℃，所述油胺与步骤(2)的色谱纯乙醇的体积比为1：1-3；

(4)在常温下，将硒粉溶于体积比为1:1的油胺和十二硫醇组成的混合溶剂中，硒粉和十二硫醇的摩尔比为1：1-2，搅拌1-10min后注入步骤(3)获得的混合溶液中，加热温度到230℃-260℃并保温时间为1-90分钟；离心，并用正己烷或体积比为1:1的乙醇和正己烷的混合溶液清洗2-5次，得到硒化锌纳米空心球，分散在正己烷中，所述硒粉与锌纳米颗粒的摩尔比大于等于1。

块状锌靶材的纯度为99.99％。块状锌靶材的厚度可以是任意合适的厚度，以3-7mm为宜。

步骤(2)中色谱纯乙醇的液面距靶材上表面的距离较好的是3-7mm。

纳秒平行脉冲激光的能量优选170-250mJ，激光重复频率优选5-10HZ。

步骤(4)离心的转数较好的选8000-20000rpm，离心的时间为10-30min。

步骤(4)所述温度优选260℃，保温时间优选1分钟。