CN107200348B - 一种多级组装的水溶性硫化锌纳米球的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多级组装的水溶性硫化锌纳米球的制备方法，将锌盐溶于含有大分子基质的溶液中得到锌离子的螯合溶液；将含硫化合物溶于酸性溶液中得到硫源溶液；将锌离子的螯合溶液与硫源溶液在超声或搅拌的条件下混合，再将形成的混合物于4‑90℃反应1‑48h，反应结束后将反应物置于离心机中离心分离，离心所得产物用无水乙醇和高纯水交替洗涤三次，然后干燥得到多级组装的水溶性硫化锌纳米球。本发明简单可控、反应条件温和、原料廉价易得、对环境友好且所制得的产品具有很好的吸附性能。

Description

一种多级组装的水溶性硫化锌纳米球的制备方法
技术领域
本发明属于无机功能材料硫化锌的合成技术领域，具体涉及一种多级组装的水溶性硫化锌纳米球的制备方法。
背景技术
硫化锌作为一个重要的半导体，不仅具有出色的物理特性，如能带隙宽、高折射率及高透光率在可见光范围内，而且其巨大的潜力应用光学、电子和光电子器件。硫化锌具有优良的荧光效应及电致发光功能，纳米硫化锌更具有独特的光电效应，在电学、磁学、光学、力学和催化等领域呈现出许多优异的性能，因此纳米硫化锌的研究引起了更多人的重视。目前，合成硫化锌的方法主要有：模板法、微波合成、水热法、气/固相转化、蒸发冷凝法、电化学方法、热注射方法和离子交换法等，这些合成方法大部分需要高温及复杂的装置，并且操作步骤繁琐。目前，合成水溶性硫化锌纳米球的方法很少，其原因为：（1）粒度不易控制；（2）技术设备要求高；（3）产率较低。因此，合成多级组装的水溶性硫化锌纳米球面临着巨大的挑战，也是近几年研究的热点。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种简单可控、反应条件温和且原料廉价易得的多级组装的水溶性硫化锌纳米球的制备方法，该方法采用一种新的原料配比制备出了稳定且水溶性较好的硫化锌纳米球，制得的多级组装的水溶性纳米球具有很好的吸附性能。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种多级组装的水溶性硫化锌纳米球的制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）将锌盐溶于含有大分子基质的溶液中得到锌离子的螯合溶液，其中锌盐为硫酸锌、氯化锌、硝酸锌或醋酸锌，大分子基质为牛血清白蛋白或羟甲基纤维素；
（2）将含硫化合物溶于酸性溶液中得到硫源溶液，其中含硫化合物为硫代乙酰胺、硫脲或硫化钠，酸性溶液为硫酸溶液、醋酸溶液、盐酸溶液或硝酸溶液；
（3）将锌离子的螯合溶液与硫源溶液在超声或搅拌的条件下混合，再将形成的混合物于4-90℃反应1-48h，反应结束后将反应物置于离心机中离心分离，离心所得产物用无水乙醇和高纯水交替洗涤三次，然后干燥得到多级组装的水溶性硫化锌纳米球，该硫化锌纳米球是由粒径2-8nm的硫化锌量子点组装成粒径20-40nm的小球再组装成粒径100-200nm的硫化锌纳米球。
进一步优选，所述锌盐与含硫化合物的摩尔比为0.38:1。
本发明的突出优点是采用了廉价易得的原料，利用锌离子的螯合溶液与硫源溶液在不同的温度与时间下进行反应，可控的制备出具有很好的吸附性能且能够稳定存在的多级组装的水溶性硫化锌纳米球。与现有的水溶性硫化锌纳米球的制备方法相比，本发明的制备方法简单可控、反应条件温和、原料廉价易得、对环境友好且所制得的产品具有很好的吸附性能。
附图说明
图1是本发明实施例1制得的水溶性硫化锌纳米球的X射线衍射图谱；
图2是本发明实施例1制得的水溶性硫化锌纳米球的透射电镜图和场发射扫描电镜图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
（1）向100mL牛血清白蛋白溶液中加入3.0g硝酸锌，搅拌至完全溶解得到锌离子的螯合溶液；
（2）向50mL醋酸溶液中加入2.0g硫代乙酰胺，搅拌至完全溶解后得到硫源溶液；
（3）将锌离子的螯合溶液与硫源溶液在搅拌的条件下混合，再将形成的混合物于40℃反应16h，反应结束后将反应物置于离心机中以14000r/min的离心速率分离，离心所得产物用无水乙醇和高纯水交替洗涤三次，然后干燥得到多级组装的水溶性硫化锌纳米球。
图1是本实施例制得的水溶性硫化锌纳米球的X射线衍射图谱，它与闪锌矿硫化锌的标准图谱（JCPDS NO.05-0566）完全一致，尖锐的衍射峰标志着样品晶化良好，衍射峰有展宽现象预示着晶粒细化，各衍射峰对应于闪锌矿硫化锌结构的晶面(111)、(220)、(311)。
图 2中a为水溶性硫化锌纳米球的透射电镜图，b为水溶性硫化锌纳米球的场发射扫描电镜图，从图上可以得知，此方法得到的硫化锌纳米球是由粒径5nm左右硫化锌量子点组装成粒径30nm的小球，再组装成粒径130nm的硫化锌纳米球，并且大小均一分散性好。
实施例2
（1）向100mL牛血清白蛋白溶液中加入3.0g硝酸锌，搅拌至完全溶解得到锌离子的螯合溶液；
（2）向50mL醋酸溶液中加入2.0g硫代乙酰胺，搅拌至完全溶解后得到硫源溶液；
（3）将锌离子的螯合溶液与硫源溶液在搅拌的条件下混合，再将形成的混合物于90℃反应16h，反应结束后将反应物置于离心机中以14000r/min的离心速率分离，离心所得产物用无水乙醇和高纯水交替洗涤三次，然后干燥得到多级组装的水溶性硫化锌纳米球。
实施例3
（1）向100mL羟甲基纤维素溶液中加入3.0g硝酸锌，搅拌至完全溶解得到锌离子的螯合溶液；
（2）向50mL盐酸溶液中加入2.0g硫代乙酰胺，搅拌至完全溶解后得到硫源溶液；
（3）将锌离子的螯合溶液与硫源溶液在搅拌的条件下混合，再将形成的混合物于40℃反应16h，反应结束后将反应物置于离心机中以14000r/min的离心速率分离，离心所得产物用无水乙醇和高纯水交替洗涤三次，然后干燥得到多级组装的水溶性硫化锌纳米球。
实施例4
（1）向100mL羟甲基纤维素溶液中加入3.0g硝酸锌，搅拌至完全溶解得到锌离子的螯合溶液；
（2）向50mL醋酸溶液中加入2.0g硫代乙酰胺，搅拌至完全溶解后得到硫源溶液；
（3）将锌离子的螯合溶液与硫源溶液在搅拌的条件下混合，再将形成的混合物于90℃反应16h，反应结束后将反应物置于离心机中以14000r/min的离心速率分离，离心所得产物用无水乙醇和高纯水交替洗涤三次，然后干燥得到多级组装的水溶性硫化锌纳米球。
实施例5
（1）向100mL牛血清白蛋白溶液中加入1.3745g硫酸锌，搅拌至完全溶解得到锌离子的螯合溶液；
（2）向50mL硫酸溶液中加入2.0g硫代乙酰胺，搅拌至完全溶解后得到硫源溶液；
（3）将锌离子的螯合溶液与硫源溶液在搅拌的条件下混合，再将形成的混合物于40℃反应16h，反应结束后将反应物置于离心机中以14000r/min的离心速率分离，离心所得产物用无水乙醇和高纯水交替洗涤三次，然后干燥得到多级组装的水溶性硫化锌纳米球。
实施例6
（1）向100mL牛血清白蛋白溶液中加入1.3745g硫酸锌，搅拌至完全溶解得到锌离子的螯合溶液；
（2）向50mL硝酸溶液中加入2.0g硫代乙酰胺，搅拌至完全溶解后得到硫源溶液；
（3）将锌离子的螯合溶液与硫源溶液在搅拌的条件下混合，再将形成的混合物于90℃反应16h，反应结束后将反应物置于离心机中离心分离，离心所得产物用无水乙醇和高纯水交替洗涤三次，然后干燥得到多级组装的水溶性硫化锌纳米球。
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

Claims (2)

1.一种多级组装的水溶性硫化锌纳米球的制备方法，其特征在于具体步骤为：
（1）将锌盐溶于含有大分子基质的溶液中得到锌离子的螯合溶液，其中锌盐为硫酸锌、氯化锌、硝酸锌或醋酸锌，大分子基质为牛血清白蛋白或羟甲基纤维素；
（2）将含硫化合物溶于酸性溶液中得到硫源溶液，其中含硫化合物为硫代乙酰胺、硫脲或硫化钠，酸性溶液为硫酸溶液、醋酸溶液、盐酸溶液或硝酸溶液；
（3）将锌离子的螯合溶液与硫源溶液在超声或搅拌的条件下混合，再将形成的混合物于4-90℃反应1-48h，反应结束后将反应物置于离心机中离心分离，离心所得产物用无水乙醇和高纯水交替洗涤三次，然后干燥得到多级组装的水溶性硫化锌纳米球，该硫化锌纳米球是由粒径2-8nm的硫化锌量子点组装成粒径20-40nm的小球再组装成粒径100-200nm的硫化锌纳米球。
2.根据权利要求1所述的多级组装的水溶性硫化锌纳米球的制备方法，其特征在于：所述锌盐与含硫化合物的摩尔比为0.38:1。
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