CN101691241A - 一种生长ZnS单晶纳米线束的方法 - Google Patents
一种生长ZnS单晶纳米线束的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101691241A CN101691241A CN200910113487A CN200910113487A CN101691241A CN 101691241 A CN101691241 A CN 101691241A CN 200910113487 A CN200910113487 A CN 200910113487A CN 200910113487 A CN200910113487 A CN 200910113487A CN 101691241 A CN101691241 A CN 101691241A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- reaction
- zns
- hydrazine hydrate
- tensio
- reactor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种表面活性剂辅助溶剂热法生长半导体化合物ZnS单晶纳米线束的方法，是通过以下工艺过程实现的：以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为表面活性剂，其质量为0.3g。用水合肼作溶剂，其体积为40ml。以醋酸锌[Zn(CH3COO)2·2H2O]作为锌源，以硫脲[(NH2)2CS]作为硫源，按摩尔比1∶4依次加入溶有表面活性剂的水合肼中。然后将反应釜置于烘箱中，反应时间为6h-48h，反应温度为120℃-180℃；反应结束后在60℃的真空干燥箱中干燥6h以收集产物。在此温度和时间条件下得到了纤锌矿结构的ZnS单晶纳米线束。本发明方法简单，易于推广，适合于大规模的工业生产。
Description
技术领域
本发明属于纳米结构生长领域，是一种在表面活性剂作用下使用溶剂热法生长ZnS单晶纳米线的方法。
背景技术
ZnS是一种典型的直接宽禁带II-VI族化合物半导体，室温下它的带隙宽度为3.66eV。它具有优越的发光性能，是一种重要的发光材料。当ZnS达到纳米材料尺度时，它能够呈现明显的量子尺寸效应。由于ZnS有以上重要的光学特性，它被广泛应用于非线性光学器件、发光二极管、场效应晶体管、太阳能电池、红外窗口材料、染料、催化剂、传感器的制作中。
半导体材料的性能是由它的结构所决定的，因此尺寸、形貌、晶体取向上的不同，会导致半导体结构光电性能的改变。纳米材料的生长与形貌的控制已经成为人们研究的热点。在纳米材料中，一维纳米材料，包括纳米线、纳米棒等都有重要的技术应用前景。
目前已有的众多生长一维ZnS纳米结构的方法，如电化学法、热蒸发法、软模板法、化学气相沉积法、溶剂热法等。
电化学法：如X.J.Xu小组在氧化铝模板上利用电化学法制备出高度有序的ZnS纳米线阵列。参阅Phys.Lett.A 2008年第372期第273-276页。
热蒸发法：K T Ramakrishna Reddy小组采用近距离热蒸发法在真空度为5×10-4pa制得ZnS薄膜并研究了生长速率对薄膜的微结构及光电性能的影响，参阅J.Phys.D.Appl.Phy.2007年第40期第5275-5282页。
软模板法：如C.B.Cao小组以Triton X-100作为表面活性剂使用软模板法成功制得了ZnS纳米管，参阅科学通报2004年4月第49卷第7期629-632页。
化学气相沉积法：在制备ZnS纳米棒、纳米线等结构方面也有着广泛的应用，S.T.Lee小组在以Ar/H2(H2 5％)为载气条件下制得大面积ZnS纳米带，参阅Adv.Mater.2003年第15期第323-327页；Z.L.Wang等以ZnS粉为源Ar气为载气制得纤锌矿结构ZnS纳米带、纳米梳及风车状结构ZnS，参阅Adv.Mater.2003年第15期第228-231页。
溶剂热法是利用湿化学法直接合成纳米材料的有效方法之一，它为前驱物的反应和结晶提供了在常压条件下无法得到的特殊的物理、化学环境。F.Lu小组在Zn箔上用溶剂热法制备出形貌规则的ZnS纳米带阵列，参阅J.Phys.Chem.C 2007年第111期第13385页；L.L.Chai小组在乙二胺和水的混合溶剂中得到了发光性能较好的ZnS纳米线，参阅J.Phys.Chem.C 2007年第111期第12658-12662页；W.P.Cai小组在Zn箔上利用溶剂热法制备出具有较好场发射性质的ZnS纳米带阵列，参阅Appl.Phys.Lett.2006年第89期第231928页。
由以上报道可以看出热蒸发法主要用于制备膜或金属氧化物纳米棒，关于生长ZnS纳米线的报道非常少。软模板法操作过程复杂，对反应时间和反应温度、浓度的要求较高，不容易控制。化学气相沉积法在制备ZnS纳米线的过程中需要载气，且温度的高低和气流的大小对产物的影响很大，因此这种方法控制ZnS纳米线的生长较为复杂。相对以上方法而言，溶剂热法制样过程相对较快，操作过程简单，容易控制，可重复性好、成本低、无环境污染。另外此法可与工业生产相结合，因此在工业化生产应用方面，有很大的发展潜力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种表面活性剂辅助下溶剂热法生长ZnS纳米线束的方法。
本发明是通过以下工艺过程实现的：
本实验所用试剂均为分析纯，且未经进一步提取直接使用。以聚乙烯吡咯烷酮【PVP】作为表面活性剂，其质量为0.3g。用水合肼作为溶剂，其体积为40ml。以醋酸锌【Zn(CH3COO)2·2H2O】作为锌源，以硫脲【(NH2)2CS】作为硫源，按摩尔比1∶4依次加入溶有表面活性剂的水合肼中。然后将反应釜置于烘箱中，反应时间为6h-48h，反应温度为120℃-180℃；反应结束后在60℃的真空干燥箱中干燥6h以收集产物。在此温度和时间条件下均得到了纤锌矿结构的ZnS纳米线束。
所述纳米结构为长度为0.5-1μm，直径为10-20nm的纳米线束。
本发明制备出的ZnS纳米线束为纤锌矿结构，XRD如图1；透射电镜图，高分辨透射电镜图如图2，图3和图4所示；本发明方法简单，使用简单溶剂法，一步得到了单晶ZnS纳米线束，获得的ZnS纳米线束具有结晶性好、分散性好、形貌较均匀等特点。同时，本发明的方法简单，易于推广，适合于大规模的工业生产。
附图说明
图1实施例3产品的XRD图谱。
图2实施例3产品的透射电镜图片。
图3实施例3产品的透射电镜图片。
图4实施例3产品的高倍透射电镜图片。
具体实施方式
实施例1
以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.3g作为表面活性剂，将其加入盛有40ml水合肼的反应釜中，并放入磁子搅拌；然后将醋酸锌和硫脲以1(0.220g)∶4(0.304g)的摩尔比依次加入反应釜中，并用磁子搅拌。搅拌充分后，将反应釜放入160℃的烘箱中反应48h。产物洗涤后在60℃的真空干燥箱中干燥6h以收集产物。XRD分析结果表明所得产物为纤锌矿结构的ZnS。
实施例2
以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.3g作为表面活性剂，将其加入盛有40ml水合肼的反应釜中，并放入磁子搅拌；然后将醋酸锌和硫脲以1(0.220g)∶4(0.304g)的摩尔比依次加入反应釜中，并用磁子搅拌。搅拌充分后，将反应釜放入160℃的烘箱中反应36h。产物洗涤后在60℃的真空干燥箱中干燥6h以收集产物。XRD分析结果表明所得产物为纤锌矿结构的ZnS。
实施例3
以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.3g作为表面活性剂，将其加入盛有40ml水合肼的反应釜中，并放入磁子搅拌；然后将醋酸锌和硫脲以1(0.220g)∶4(0.304g)的摩尔比依次加入反应釜中，并用磁子搅拌。搅拌充分后，将反应釜放入160℃的烘箱中反应24h。产物洗涤后在60℃的真空干燥箱中干燥6h以收集产物。XRD分析结果表明所得产物为纤锌矿结构的ZnS，如图1所示。所述ZnS纳米结构形状规则，平均粒径约10～20nm，其透射电镜图片如图2和图3，高分辨透射电镜图片如图4。
实施例4
以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.3g作为表面活性剂，将其加入盛有40ml水合肼的反应釜中，并放入磁子搅拌；然后将醋酸锌和硫脲以1(0.220g)∶4(0.304g)的摩尔比依次加入反应釜中，并用磁子搅拌。搅拌充分后，将反应釜放入160℃的烘箱中反应18h。产物洗涤后在60℃的真空干燥箱中干燥6h以收集产物。XRD分析结果表明所得产物为纤锌矿结构的ZnS。
实施例5
以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.3g作为表面活性剂，将其加入盛有40ml水合肼的反应釜中，并放入磁子搅拌；然后将醋酸锌和硫脲以1(0.220g)∶4(0.304g)的摩尔比依次加入反应釜中，并用磁子搅拌。搅拌充分后，将反应釜放入160℃的烘箱中反应12h。产物洗涤后在60℃的真空干燥箱中干燥6h以收集产物。XRD分析结果表明所得产物为纤锌矿结构的ZnS。
实施例6
以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.3g作为表面活性剂，将其加入盛有40ml水合肼的反应釜中，并放入磁子搅拌；然后将醋酸锌和硫脲以1(0.220g)∶4(0.304g)的摩尔比依次加入反应釜中，并用磁子搅拌。搅拌充分后，将反应釜放入160℃的烘箱中反应6h。产物洗涤后在60℃的真空干燥箱中干燥6h以收集产物。XRD分析结果表明所得产物为纤锌矿结构的ZnS。
实施例7
以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.3g作为表面活性剂，将其加入盛有40ml水合肼的反应釜中，并放入磁子搅拌；然后将醋酸锌和硫脲以1(0.220g)∶4(0.304g)的摩尔比依次加入反应釜中，并用磁子搅拌。搅拌充分后，将反应釜放入180℃的烘箱中反应24h。产物洗涤后在60℃的真空干燥箱中干燥6h以收集产物。XRD分析结果表明所得产物为纤锌矿结构的ZnS。
实施例8
以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.3g作为表面活性剂，将其加入盛有40ml水合肼的反应釜中，并放入磁子搅拌；然后将醋酸锌和硫脲以1(0.220g)∶4(0.304g)的摩尔比依次加入反应釜中，并用磁子搅拌。搅拌充分后，将反应釜放入140℃的烘箱中反应24h。产物洗涤后在60℃的真空干燥箱中干燥6h以收集产物。XRD分析结果表明所得产物为纤锌矿结构的ZnS。
实施例9
以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)0.3g作为表面活性剂，将其加入盛有40ml水合肼的反应釜中，并放入磁子搅拌；然后将醋酸锌和硫脲以1(0.220g)∶4(0.304g)的摩尔比依次加入反应釜中，并用磁子搅拌。搅拌充分后，将反应釜放入120℃的烘箱中反应24h。产物洗涤后在60℃的真空干燥箱中干燥6h以收集产物。XRD分析结果表明所得产物为纤锌矿结构的ZnS。
Claims (8)
1.一种表面活性剂辅助下溶剂热法生长ZnS单晶纳米线的方法，其特征在于通过以下工艺过程实现：以聚乙烯吡咯烷酮【PVP】作为表面活性剂，其质量为0.3g。用水合肼作溶剂，其体积为40ml。以醋酸锌【Zn(CHC3OO)2·2H2O】作为锌源，以硫脲【(NH2)2CS】作为硫源，按摩尔比1∶4依次加入溶有表面活性剂的水合肼中。然后将反应釜置于烘箱中，反应时间为6h-48h，反应温度为120℃-180℃；反应结束后在60℃的真空干燥箱中干燥6h以收集产物。在此温度和时间条件下得到了纤锌矿结构的ZnS单晶纳米线束。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所用生长装置是反应釜。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所用的温度是120℃-180℃。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，反应的时间是6h-48h。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所用的表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所用的反应源为醋酸锌【Zn(CH3COO)2·2H2O】和硫脲【(NH2)2CS】。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所用的反应溶剂为水合肼。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，产物干燥用的是真空干燥箱。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910113487A CN101691241A (zh) | 2009-10-19 | 2009-10-19 | 一种生长ZnS单晶纳米线束的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910113487A CN101691241A (zh) | 2009-10-19 | 2009-10-19 | 一种生长ZnS单晶纳米线束的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101691241A true CN101691241A (zh) | 2010-04-07 |
Family
ID=42079980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200910113487A Pending CN101691241A (zh) | 2009-10-19 | 2009-10-19 | 一种生长ZnS单晶纳米线束的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101691241A (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102674433A (zh) * | 2012-06-12 | 2012-09-19 | 山东建筑大学 | 一种硫化锌纳米粉末的制备方法 |
| CN102874865A (zh) * | 2012-10-17 | 2013-01-16 | 哈尔滨师范大学 | ZnS纳米材料阵列的简单制备方法 |
| CN102976990A (zh) * | 2012-11-14 | 2013-03-20 | 黄河三角洲京博化工研究院有限公司 | 一种硫脲的结晶提纯方法 |
| CN105174301A (zh) * | 2015-09-21 | 2015-12-23 | 陕西科技大学 | 一种低角度依赖性绿色硫化锌结构色色料及其制备方法 |
| CN105271796A (zh) * | 2015-09-21 | 2016-01-27 | 陕西科技大学 | 一种低角度依赖性蓝色硫化锌结构色薄膜及其制备方法 |
| CN109292813A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-02-01 | 温州大学新材料与产业技术研究院 | 一种水热合成法制备ZnS微球的方法 |
| CN116099744A (zh) * | 2023-01-04 | 2023-05-12 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种具有中低折射率ZnS纳米球减反射膜及其制备方法 |
-
2009
- 2009-10-19 CN CN200910113487A patent/CN101691241A/zh active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102674433A (zh) * | 2012-06-12 | 2012-09-19 | 山东建筑大学 | 一种硫化锌纳米粉末的制备方法 |
| CN102874865A (zh) * | 2012-10-17 | 2013-01-16 | 哈尔滨师范大学 | ZnS纳米材料阵列的简单制备方法 |
| CN102976990A (zh) * | 2012-11-14 | 2013-03-20 | 黄河三角洲京博化工研究院有限公司 | 一种硫脲的结晶提纯方法 |
| CN105174301A (zh) * | 2015-09-21 | 2015-12-23 | 陕西科技大学 | 一种低角度依赖性绿色硫化锌结构色色料及其制备方法 |
| CN105271796A (zh) * | 2015-09-21 | 2016-01-27 | 陕西科技大学 | 一种低角度依赖性蓝色硫化锌结构色薄膜及其制备方法 |
| CN109292813A (zh) * | 2018-10-18 | 2019-02-01 | 温州大学新材料与产业技术研究院 | 一种水热合成法制备ZnS微球的方法 |
| CN116099744A (zh) * | 2023-01-04 | 2023-05-12 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种具有中低折射率ZnS纳米球减反射膜及其制备方法 |
| CN116099744B (zh) * | 2023-01-04 | 2023-12-26 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种具有中低折射率ZnS纳米球减反射膜及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lu et al. | Hydrothermal growth of large-scale micropatterned arrays of ultralong ZnO nanowires and nanobelts on zinc substrate | |
| CN101691241A (zh) | 一种生长ZnS单晶纳米线束的方法 | |
| Zeng et al. | Hydrothermal synthesis of hierarchical flower-like SnO2 nanostructures with enhanced ethanol gas sensing properties | |
| Liang et al. | Preparation and characterization of flower-like Cu2SnS3 nanostructures by solvothermal route | |
| CN100560504C (zh) | 片状多孔结构的ZnO纳米粉体的制备方法 | |
| CN103288122B (zh) | 一种菱形氧化锌纳米棒阵列及其制备方法 | |
| CN108529661B (zh) | 一种六角形硫化铜纳米片的制备方法 | |
| CN109778304B (zh) | 一种钒掺杂硫化铋纳米线晶体薄膜及其制备方法和应用 | |
| Yuan et al. | Preparation and DSC application of the size-tuned ZnO nanoarrays | |
| CN113087016A (zh) | 一种棒状硫化铋/还原氧化石墨烯复合材料的制备方法 | |
| CN103872186A (zh) | FeS2薄膜及其制备方法 | |
| CN101381105B (zh) | 二氧化钼-碳复合纳米线的合成方法 | |
| CN103824902A (zh) | 一种FeS2薄膜及其制备方法 | |
| Baiqi et al. | Photoluminescence properties of Co-doped ZnO nanorods array fabricated by the solution method | |
| Acharya et al. | Effect of structure and morphology on the UV photo detection of ZnO nanostructures and microstructures | |
| Shi et al. | Fabrication of single-crystalline CuInS 2 nanowires array via a diethylenetriamine-thermal route | |
| CN102345162B (zh) | 一维轴向型的纳米氧化锌/硫化锌异质结及其制备方法 | |
| CN103833080B (zh) | 一种钼酸镉多孔球的制备方法 | |
| Zhang et al. | Chemiresistive H2S gas sensors based on composites of ZnO nanocrystals and foam-like GaN fabricated by photoelectrochemical etching and a sol-gel method | |
| CN100560487C (zh) | 一种低温制备立方碳化硅纳米线的方法 | |
| CN101575117B (zh) | 高度取向直径可调ZnS纳米棒阵列的溶剂热制备方法 | |
| KR101509332B1 (ko) | 입자 크기 및 조성을 제어할 수 있는 구리 셀레나이드의 제조방법 | |
| Zhang et al. | Hierarchical architecture of WO 3 nanosheets by self-assembly of nanorods for photoelectrochemical applications | |
| CN105236472A (zh) | 一种SnO2纳米线阵列的制备方法 | |
| Xu et al. | A template-free route to prepare Bi2S3 nanostructures |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100407 |