CN101845671B - 一种可溶性盐辅助合成纳米晶的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可溶性盐辅助合成纳米晶的方法。采用可溶性盐硫酸钠Na2SO4与软金属按1∶6-30比例在一定温度或常温下进行充分研磨或球磨，然后在600℃-800℃温度内用氨气氮化或氧气氧化软金属和硫酸钠Na2SO4的混合物2-4小时，再以蒸馏水反复冲洗氮化或氧化混合物洗掉硫酸钠最后得到纯的纳米晶粉末。该方法具有简便、经济、环保、可规模化制备其纳米晶等积极效果，同时为大量合成低熔点软金属化合物纳米晶提供了一种普适性思路。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备纳米晶的方法，尤其是可溶性盐辅助合成纳米晶的方法。
背景技术
在过去的几十年里，无机半导体纳米晶的合成受到越来越多的关注，因为这些纳米晶在电子学、光学和磁学等领域里面具有其体相材料所无法具备的性能(Acc.Chem.Res.1999，32，407-414.)。氮化镓(GaN)作为最重要的宽带隙半导体材料之一，自从成功被制作高效率蓝光发射二极管以来便受到人们最中心的关注(Appl.Phys.Lett.1993，62，2390-2392.Properties，Processing，and Applications of Gallium Nitride and Related Semiconductors，Part AINSPEC：London，1999.)一般来说，大量的GaN粉末应该是以氨气或者氮气在较高温度下直接氮化金属Ga得到的，这是最简便最经济的路径，就如同制备管状或者线状的AlN粉末一样(J.Am.Chem.Soc.2003，125，10176-10177.J.Mater.Chem.2003，13，2024-2026.)。然而金属Ga在温度高于30℃时往往由于很大的表面张力而以很大的液滴形式存在，这样尽管在高于1000℃的高温下氮化，N原子还是很难进入。因此，到目前为止还少有关于通过直接氮化金属Ga来大量制备GaN纳米晶的报道(J.Phys.Chem.1932，36，2651-2654.)，与此同时只是有无数的报道关于直接氮化金属Ga在基片上微量沉积GaN纳米线(J.Cryst.Growth，2001，231，357-365 and references therein.)。为了克服这个困难，许多昂贵的、对空气敏感的甚至有剧毒的镓基前驱物被尝试着。例如，一些氯化镓的尿素复合物和镓基金属有机物被作为单一前驱物来制备GaN纳米晶(J.Mater.Chem.，2005，15，2175 2177.Adv.Mater.2004，16，425-429.Nano Lett.2007，7，3512-3517.)。Chen等使用Ga2O3粉末和无定型的CNx在高压下通过碳热还原过程制备得到GaN纳米粒子(J.Am.Chem.Soc.2005，127，15722-15723.)，但由于可能存在的爆炸将限制大规模的GaN纳米粒子的制备，且残存的碳很难从产物里面去除掉。虽然有人使用卤化镓和碱金属氮化物通过固态交换反应(solid-state metathesis)可以较大规模的制备得到GaN产品，但这类不可控的反应将导致反应体系的高温(超过1000℃)，这又势必引起部分GaN的分解而造成损失(J.Phys.Chem.B 2001，105，11922-11927.Chem.Mater.1999，11，2299-2301.)。这种情况在Paine和Mokaya的报道中通过氮化Ga2O3和GaCl3合成GaN粉末也同样存在(Chem.Mater.2001，13，12-14.Chem.Mater.2009，21 4080-4086.)。总而言之，在较低温度下直接氮化金属Ga制备GaN纳米晶粉末虽然确实存在很大的困难，但和以往报道的方法相比较，将是更加理想的合成路径，因为这样简单而又容易操作的合成过程不会引入外来的杂质除了Ga和N元素。
在我们以前报道的报道中，金属Ga的蒸汽压会因为微小的Ga液滴分散在惰性盐中而大大增加，因而GaN纳米线的合成温度也大大下降到650℃(J.Cryst.Growth 2008，310，5237-5240.J.Alloys Compd.2009，478，L21-L24.)。从中我们了解到金属Ga液滴能够很均匀地分散在惰性盐里面，即使是在较高温度650℃下也不会聚合成大的液滴，经过充分氮化后，会全部氮化成氮化镓，虽然混合了不溶性的CaF2粉末。在这里，我们以可溶性盐Na2SO4代替不溶性的CaF2，充分氮化金属Ga和Na2SO4的混合物后，金属Ga全部转化成GaN，再经过蒸馏水冲洗，可制得纯的直径为6-7nm的GaN纳米晶。由于该实验操作只需要很简单的研磨装置，在热化学气相沉积中进行，所以可以很简便的按照需要大规模生产GaN纳米晶。该方法具有相当的普适性，以此思路还可以很方便地制备其他软金属氧化物纳米晶如Ga2O3，ZnO、In2O3和SnO2等。
发明内容
本发明的目的提供一种可溶性盐辅助合成纳米晶的方法。
本发明是通过下列技术方案来解决的：采用可溶性盐硫酸钠Na2SO4与软金属按1∶6-30比例在一定温度或常温下进行充分研磨或球磨，然后在600℃-800℃温度内用氨气氮化或氧气氧化软金属和硫酸钠Na2SO4的混合物2-4小时，以蒸馏水反复冲洗氮化或氧化混合物洗掉硫酸钠最后得到纯的纳米晶粉末；
上述软金属可以是镓(Ga)、铝(Al)、锌(Zn)、铟(In)、锡(Sn)。
上述各原料组份只说明了它们的比例关系，在实际生产中可以根据需要进行成倍的扩大或缩小，这都属于本发明的保护范围。
附图说明
图1为本发明制备GaN纳米晶的示意图。
图2为X射线衍射和拉曼光谱实验图，这是实验室中在35℃下充分研磨1克金属Ga和10克硫酸钠，然后在700℃下氮化金属Ga和硫酸钠的混合物三小时，随后以蒸馏水反复冲洗氮化混合物洗掉硫酸钠最后得到纯的GaN粉末。通过X射线衍射和拉曼光谱实验表明该产物为六方相的GaN，根据Scherrer公式可知纳米晶的大小在～7nm。
图3为场发射扫描电镜(SEM)扫描图，表明GaN粉末是由纳米颗粒构成元素分析表明含Ga、N和O元素。
图4为高分辨电镜(HRTEM)分辨图，表明GaN粉末是由纳米晶构成，纳米晶大小在6～7nm。
具体实施方式
实施例1
在35℃下充分研磨1克金属Ga和10克硫酸钠，然后在700℃下用氨气氮化金属Ga和硫酸钠的混合物3小时，随后以蒸馏水反复冲洗氮化混合物洗掉硫酸钠最后得到纯的GaN纳米晶粉末。
实施例2
在35℃下按1∶15比例分别充分研磨金属Al和Na2SO4混合物，然后在750℃温度内用氨气氮化该混合物3.5小时，再以蒸馏水反复冲洗氧化混合物洗掉硫酸钠最后得到纯的AlN纳米晶粉末。
实施例3
在35℃下按1∶20比例分别充分研磨金属In和Na2SO4混合物，然后在650℃温度内用氨气氮化该混合物2.5小时，再以蒸馏水反复冲洗氧化混合物洗掉硫酸钠最后得到纯的InN纳米晶粉末。
实施例4
在常温下按1∶10比例分别充分球磨金属Ga和Na2SO4混合物，然后在700℃温度内用氧气氧化该混合物3小时，再以蒸馏水反复冲洗氧化混合物洗掉硫酸钠最后得到纯的氧化物纳米晶Ga2O3粉末。
实施例5
在常温下按1∶20比例分别充分球磨金属Zn和Na2SO4混合物，然后在720℃温度内用氧气氧化该混合物2.5小时，再以蒸馏水反复冲洗氧化混合物洗掉硫酸钠最后得到纯的氧化物纳米晶ZnO粉末。
实施例6
在常温下按1∶15比例分别充分球磨金属In和Na2SO4混合物，然后在680℃温度内用氧气氧化该混合物3.5小时，再以蒸馏水反复冲洗氧化混合物洗掉硫酸钠最后得到纯的氧化物纳米晶In2O3粉末。
实施例7
在常温下按1∶25比例分别充分球磨金属Sn和Na2SO4混合物，然后在650℃温度内用氧气氧化该混合物3小时，再以蒸馏水反复冲洗氧化混合物洗掉硫酸钠最后得到纯的氧化物纳米晶SnO2粉末。
综上所述，经过实验证明本发明以可溶性盐硫酸钠Na2SO4为分散剂，通过氮化或氧化金属和硫酸钠Na2SO4的混合物，最后用水多次洗涤就能高产率地得到大量纳米晶。与目前国内外其他人报道的制备GaN纳米晶的方法相比，该方法具有简便、经济、环保、可规模化制备其纳米晶等积极效果，同时为大量合成低熔点软金属化合物纳米晶提供了一种普适性思路。
Claims (2)
1.一种可溶性盐辅助合成纳米晶的方法，其特征在于：采用可溶性盐硫酸钠分别与镓、铝、铟按1∶6-30比例在常温下进行充分研磨或球磨，然后在600℃-800℃温度内用氨气氮化该各混合物2-4小时，再以蒸馏水反复冲洗氮化混合物洗掉硫酸钠最后得到各纯的纳米晶粉末。
2.一种可溶性盐辅助合成纳米晶的方法，其特征在于：采用可溶性盐硫酸钠分别与镓、锌、铟、锡按1∶6-30比例在常温下进行充分研磨或球磨，然后在600℃-800℃温度内用氧气氧化该各混合物2-4小时，再以蒸馏水反复冲洗氧化混合物洗掉硫酸钠最后得到各纯的纳米晶粉末。
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|---|---|---|---|---|
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1257836A (zh) * | 1998-12-23 | 2000-06-28 | 中国科学院物理研究所 | 一种合成GaN纳米材料的方法 |
| CN1288079A (zh) * | 1999-09-14 | 2001-03-21 | 中国科学院物理研究所 | 一种利用熔盐法生长氮化镓单晶的方法 |
| CN1289867A (zh) * | 1999-09-29 | 2001-04-04 | 中国科学院物理研究所 | 一种氮化镓单晶的热液生长方法 |
| CN1772972A (zh) * | 2005-11-15 | 2006-05-17 | 中国科学院物理研究所 | 一种采用新型助熔剂熔盐法生长氮化镓单晶的方法 |
| CN101225547A (zh) * | 2007-10-31 | 2008-07-23 | 张剑平 | 一种生长室和氮化镓体材料生长方法 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1257836A (zh) * | 1998-12-23 | 2000-06-28 | 中国科学院物理研究所 | 一种合成GaN纳米材料的方法 |
| CN1288079A (zh) * | 1999-09-14 | 2001-03-21 | 中国科学院物理研究所 | 一种利用熔盐法生长氮化镓单晶的方法 |
| CN1289867A (zh) * | 1999-09-29 | 2001-04-04 | 中国科学院物理研究所 | 一种氮化镓单晶的热液生长方法 |
| CN1772972A (zh) * | 2005-11-15 | 2006-05-17 | 中国科学院物理研究所 | 一种采用新型助熔剂熔盐法生长氮化镓单晶的方法 |
| CN101225547A (zh) * | 2007-10-31 | 2008-07-23 | 张剑平 | 一种生长室和氮化镓体材料生长方法 |
Non-Patent Citations (7)
| Title |
|---|
| Charles H.Wallace,etc.Rapid Synthesis of Crystalline Gallium Nitride from Solid Precursors at Atmospheric Pressure.《Chem.Mater》.1999,(第11期),2299-2301. * |
| Edward G.Gillan,etc.Synthesis of Refractory Ceramics via Rapid Metathesis Reactions between Solid-State Precursors.《Chem.Mater.》.1996,(第8期),333-343. * |
| JP特开2001-181097A 2001.07.03 |
| JP特开2007-238344A 2007.09.20 |
| leshu Yu,etc.A general low-temperature CVD synthetic to fabricate low-melting-point-metal compounds 1D nanostructures.《Journal of Alloys and Compounds》.2008,L21-L24. * |
| Leshu Yu,etc.Low-temperatureCVDsynthesisroutetoGaNnanowiresonsiliconsubstrate.《Journal of Crystal Growth》.2008,第310卷5237-5240. * |
| S.Cai,etc.Mechanochemical synthesis and characterization of GaN nanocrystals.《Journal of Nanoparticle Research》.2002,第4卷367-371. * |
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