CN112897574A - 纳米颗粒硫化镉材料的制备方法与结构 - Google Patents

纳米颗粒硫化镉材料的制备方法与结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种纳米颗粒硫化镉材料的制备方法与结构，一示例方法包括:将可溶性硫源溶解于极性溶剂中，配制浓度例如为1～50×10‑6kg/m3的极性硫源溶液。另将具体碳链长度为4～30的脂肪酸镉盐溶解于非极性溶剂中，配制浓度例如为3～40×10‑7kg/m3的含镉的非极性溶液。将配制的极性硫源溶液与非极性镉盐溶液按照体积比(1～100）:1混合，可具体搅拌1～24小时，并再对得到的含有沉淀物的反应液进行固液分离和洗涤的处理，即可得到硫化镉球形纳米颗粒。本专利有着简便、快速、高效、环保、制备成本低和易于大规模工业化生产的特点。

Description

纳米颗粒硫化镉材料的制备方法与结构
技术领域
本发明涉及硫化镉的制备技术领域，尤其是涉及一种纳米颗粒硫化镉材料的制备方法与结构，具体可应用于光电转换装置。
背景技术
硫化镉是一种直接带隙半导体材料，其禁带宽度约为2.4eV左右，能够很好地匹配太阳光的可见光区，具有优异的光电转换特性，在光解水制氢、光催化和光降解、太阳能电池等领域具有巨大的应用潜力。纳米尺度的硫化镉具有比表面积大的特点，效率高；纳米结构的尺寸效应可以使硫化镉的能级发生变化，带隙变宽，在光电转换领域具有巨大优势。目前，合成硫化镉纳米颗粒的方法主要有湿化学法和气相合成法，其中湿化学法具有产量大、成本低、环境污染较小等特点，特别适合工业化生产。
发明专利申请公布号CN103936058A公开了一种硫化镉量子点的制备方法，用羧酸镉作为镉源，用(TMS)2S作为硫源，合成CdS量子点，以十八烯为溶剂，在200℃～260℃温度下以热注入的方法反应1～10分钟，得到CdS量子点，但是CdS量子点粒径极小表面能过大，CdS量子点的直径在2～5.3nm之间，极其不稳定，易发生团聚，影响催化效果。因此，需要寻找一种新的硫化镉球形纳米颗粒的低成本制备方法。
发明专利申请公开号CN1594674A公开了一种硫化镉半导体纳米晶的湿固相反应制备法，将巯基乙酸和氯化镉按摩尔比1.8～2.2∶1混合，研磨；加入去离子水洗去过量的巯基乙酸，过滤，滤饼用去离子水洗涤；将滤饼和硫化钠按摩尔比1～3.5∶2混合，研磨，得到淡黄色固体；将上一步骤得到的淡黄色固体溶于水，再加入丙酮或乙醚中，使CdS溶胶沉降；过滤，洗涤，干燥，得到纳米CdS晶体，其纳米粒子的粒径在3～5nm之间，但其表面修饰有巯基乙酸，具有水溶性及生物相溶性。
发明专利申请公布号CN107043124A公开了一种硫化镉纳米花及其制备方法，硫化镉纳米花由若干硫化镉纳米片相互聚集，自组装成花状球团。制备方法是将镉源与硫脲分散和/或溶解在二乙烯三胺/乙醇的混合溶液中，随后进行水热反应，固液分离、洗涤、冷冻干燥得所述的硫化镉纳米花，花状球团的尺寸为200nm～2μm。
发明内容
本发明的其中一主要发明目的是提供一种纳米颗粒硫化镉材料的制备方法，用以实现如何以纯湿化学法低成本制作特定形状与特定尺寸范围的纳米颗粒硫化镉材料的技术问题。
本发明的另一主要发明目的是提供一种纳米颗粒硫化镉材料的结构，具有适当大的表面积与相对较㝟的带隙并且不易发生团聚，用以实现在光电转换的领域应用，并能在非高温条件下纯湿化学法低成本制得。
本发明的其中一主要发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
提出一种纳米颗粒硫化镉材料的制备方法，包括以下步骤：制备极性硫源溶液，所述极性硫源溶液包含极性溶剂与溶解于所述极性溶剂的可溶性硫源;制备非极性镉源溶液，所述非极性镉源溶液包含非极性溶剂与溶解于所述非极性溶剂的有机镉盐，所述有机镉盐具有4～30的碳链长度;混合并搅拌所述极性硫源溶液与所述非极性镉源溶液，其中所述极性硫源溶液与所述非极性镉源溶液的混合体积比为n:1，n=1～100，持续搅拌所得混合物使所述非极性镉源溶液维持分散于所述极性硫源溶液中，并且所述极性硫源溶液与所述非极性镉源溶液不互溶，所述非极性镉源溶液的有机镉盐的镉离子位于所述非极性溶剂与所述极性溶剂之间的波动界面，以富集所述可溶性硫源的硫离子往所述波动界面移动，而生成纳米颗粒硫化镉材料;对所得混合物进行固液分离和洗涤，以制得所述纳米颗粒硫化镉材料，所述纳米颗粒硫化镉材料的形状为球形，并且所述纳米颗粒硫化镉材料的平均粒径在7～35纳米之间。
通过采用上述基础技术方案，利用两相溶液各溶解有硫源与镉源进行不互溶混合与搅拌，镉离子位于非极性溶剂与极性溶剂之间的波动界面，以富集可溶性硫源的硫离子往波动界面移动，两相波动界面有利于反应生成纳米颗粒硫化镉材料，其形状为球形，平均粒径在7～35纳米之间，能够以纯湿化学法低成本制作特定形状与特定尺寸范围的纳米颗粒硫化镉材料。另外，合适的溶液混合体积比例，是制备硫化镉球形纳米颗粒的关键因素之一。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述纳米颗粒硫化镉材料的平均粒径介于10～20纳米。
可以通过采用上述优选技术方案，利用纳米颗粒硫化镉材料的平均粒径范围再限定，制得更符合光电转换领域需要的纳米颗粒硫化镉材料。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述可溶性硫源在所述极性硫源溶液中具有第一浓度，所述有机镉盐在所述非极性镉源溶液中具有第二浓度，所述第一浓度大于所述第二浓度;在混合并搅拌中所述极性硫源溶液的体积大于所述非极性镉源溶液的体积，以使分散的所述非极性镉源溶液被包覆在所述极性硫源溶液中。
通过采用上述优选技术方案，利用所述第一浓度大于所述第二浓度且在体积关系上极性硫源溶液大于非极性镉源溶液，提供在混合并搅拌中产生如同水包油的结构，极性硫源溶液内硫源多于非极性镉源溶液内镉源需要的硫反应量，即所得混合物中硫摩尔比大于镉摩尔比，以确保能在波动界面产生湿化学法生成反应并且生成的硫化镉材料是球状纳米颗粒，硫化镉材料更加容易由非极性镉源溶液的有机碳基断开且形成不溶于极性硫源溶液的微型颗粒。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一浓度为1～50×10-6 kg/m3，所述第二浓度为3～40×10-7kg/m3。
通过采用上述优选技术方案，利用所述第一浓度与所述第二浓度的范围限定，来实现极性硫源溶液内硫源多于非极性镉源溶液内镉源需要的硫反应量，能够进一步减少硫化镉材料在极性硫源溶液中溶解度，并对于调控产物形貌具有重要意义。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述非极性镉源溶液的有机镉盐包括脂肪酸镉盐，其不饱和键的数量为0～28。
通过采用上述优选技术方案，利用有机镉盐的材料包括具有不饱和键数受到限制的脂肪酸镉盐，实现在混合并搅拌中有机镉盐附着于两相波动界面，不仅使得脂肪酸镉的来源较为丰富，还使制备工艺更易实施且灵活。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在混合并搅拌所述极性硫源溶液与所述非极性镉源溶液的过程中，持续搅拌时间介于1～24小时;在对所得混合物进行固液分离和洗涤的过程中，所述固液分离方式采用离心分离、过滤分离与抽滤分离中的其中一种或多种，所述洗涤方式包括使用水或/与酒精对分离后得到的固态物进行2～5次的清洗。
通过采用上述优选技术方案，利用持续搅拌时间范围、特定固液分离方式与特定洗涤方式的限定，得到高纯度的球形纳米颗粒硫化镉材料，适用于工业化规模生产时灵活选择合适的方式。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述极性硫源溶液的可溶性硫源包括硫化钠、硫化钾或/与硫化氨;所述有机镉盐选自于油酸镉、反油酸镉、硬脂酸镉、棕榈油酸镉、花生四烯酸镉、二十碳五烯酸镉、二十二碳五烯酸镉与月桂酸镉的组合中的其中一种或多种;所述非极性溶剂选自于甲苯及其同系物、丙酮及其同系物、氯仿及其类似物、正己烷的组合中的其中一种或多种；所述极性溶剂选自于水、酰胺类的组合中的其中一种或多种。
通过采用上述优选技术方案，利用可溶性硫源、有机镉盐、非极性溶剂、极性溶剂的具体材料选用种类，实现球形纳米颗粒硫化镉材料的具体制备。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述有机镉盐具有疏水基团，在混合并搅拌中位于所述非极性镉源溶液靠近所述波动界面的内侧;以及，所述有机镉盐还具有亲水基团，在混合并搅拌中位于所述波动界面。
通过采用上述优选技术方案，利用有机镉盐的疏水基团与亲水基团，在混合与搅拌过程中，所述有机镉盐能够附着于类似水包油结构中的波动界面，以利于球形纳米颗粒硫化镉材料的湿化学反应生成。
本发明的另一主要发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
提出一种纳米颗粒硫化镉材料的结构，依照如上所述任一技术方案的一种纳米颗粒硫化镉材料的制备方法所制得者。
本发明的其它发明目的还提出一种光电转换装置，包括：如上所述技术方案的一种纳米颗粒硫化镉材料的结构。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.对制得的目标产物分别使用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱进行表征，由试验结果可证，能够制作出目标产物为硫化镉材料，具有特定形状与特定尺寸范围的球形纳米颗粒状；
2.对制得的目标产物分别使用紫外-可见光分光光度计和光致发光进行表征，由试验结果可证，目标产物的特性符合光学带隙为2.4eV，光致发光波长在520nm左右；
3.制备方法简便、快速、高效，不仅制得了球形纳米颗粒状的硫化镉；还有着省时、节能，绿色环保、制备成本低和易于大规模工业化生产的特点：所需原料可以选用均为普通的工业生产用原材料，例如作为原料的脂肪酸镉和可溶性硫源为工业级，所用极性溶剂和非极性溶剂也可为工业级，并均易于获得且价格便宜，而所制得的目标产物意外能够符合电子级要求；
4.在球形纳米颗粒硫化镉材料的制备工艺中，非极性溶剂与极性溶剂皆不参与反应，可重复回收使用，以降低制造成本。
附图说明
图1绘示本发明一较佳实施例的纳米颗粒硫化镉材料的制备方法的流程示意图;
图2A至图2G绘示本发明一较佳实施例中各步骤的构件示意图;
图3绘示本发明一较佳实施例中在混合并搅拌步骤中非极性溶剂的有机镉盐富集极性溶剂的硫离子往波动界面移动的局部放大示意图;
图4是对目标产物使用X射线衍射（XRD）进行表征的结果之一;XRD显示目标产物的衍射峰的位置与JCPDS 06-0314相对应一致，表明了目标产物为纯硫化镉；
图5是对制得的目标产物使用扫描电镜（SEM）进行表征的结果之一，表明了目标产物为球状纳米结构，平均直径为10～20nm；
图6是对制得的目标产物使用X射线光电子能谱（XPS）进行表征的结果之一；其中，图6a和图6b显示XPS结果以根据样品表面吸附碳峰位进行了修正（284.8eV），图6c和图6d显示目标产物为含硫的二价镉化合物；
图7是对制得的目标产物使用紫外-可见光分光光度计进行表征的结果之一；其中，图7a为目标产物的光吸收曲线；图7b显示利用图7a的曲线进行计算得到目标产物光学带隙为2.4eV；
图8是对制得的目标产物使用光致发光进行表征的结果之一，表明了目标产物的光致发光波长为520nm。
附图标记:| 10、极性硫源溶液; 11、极性溶剂; 12、可溶性硫源; 20、非极性镉源溶液; 21、非极性溶剂; 22、有机镉盐; 23、疏水基团; 24、亲水基团; 30、波动界面;40、纳米颗粒硫化镉材料;50、搅拌器;60、滤网。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在理解本发明的发明构思前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围内。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
为了更方便理解本发明的技术方案,以下将本发明的纳米颗粒硫化镉材料的制备方法与结构做进一步详细描述，但不作为本发明限定的保护范围。
以下将本发明的纳米颗粒硫化镉材料的制备方法与结构做进一步详细描述，但不应 该限定本发明的保护范围。图1绘示本发明第一较佳实施例的纳米颗粒硫化镉材料的制备方 法的流程示意图；图2A至图2G绘示本发明第一较佳实施例中各步骤的构件示意图。
参照图1，为本发明一实施例公开的一种纳米颗粒硫化镉材料的制备方法，包括以下步骤:
步骤S1是关于制备极性硫源溶液，在一示例中，请配合参照图2A与图2B，在一容器中，制备极性硫源溶液10，所述极性硫源溶液10包含极性溶剂11与溶解于所述极性溶剂11的可溶性硫源12。
步骤S2是关于制备非极性镉源溶液，在一示例中，请配合参照图2C与图2D，在另一容器中，制备非极性镉源溶液20，所述非极性镉源溶液20包含非极性溶剂21与溶解于所述非极性溶剂21的有机镉盐22，所述有机镉盐22具有4～30的碳链长度。
步骤S3是关于混合并搅拌极性硫源溶液与非极性镉源溶液，在一示例中，请配合参照图2E与图2F，在同一容器中，混合并搅拌所述极性硫源溶液10与所述非极性镉源溶液20，其中所述极性硫源溶液10与所述非极性镉源溶液20的混合体积比为n:1，n=1～100，持续搅拌所得混合物使所述非极性镉源溶液20维持分散于所述极性硫源溶液10中，并且所述极性硫源溶液10与所述非极性镉源溶液20不互溶，所述非极性镉源溶液20的有机镉盐22的镉离子位于所述非极性溶剂21与所述极性溶剂11之间的波动界面，以富集所述可溶性硫源12的硫离子往所述波动界面移动，而生成纳米颗粒硫化镉材料40。一种在混合并搅拌步骤中非极性溶剂的有机镉盐22富集极性溶剂11的硫离子往波动界面30移动的形态可见于图3。所述波动界面30是在混合并搅拌步骤中产生波动变化的界面，用于抑制硫化镉的片状生成，更快速地形成能够离开所述波动界面30的硫化镉颗粒，基本上所述波动界面30的形状是弧面，所指的波动包括移动、震动、扭曲变动的任意一种或多种。如图2F所示，例如容器内的搅拌器50可维持所述非极性镉源溶液20分散于所述极性硫源溶液10中。
步骤S4是关于对所得混合物进行固液分离和洗涤，在一示例中，请配合参照图2G，对所得混合物进行固液分离和洗涤，以制得所述纳米颗粒硫化镉材料40，所述纳米颗粒硫化镉材料40的形状为球形，并且所述纳米颗粒硫化镉材料40的平均粒径在7～35纳米之间。如图2G所示，所述纳米颗粒硫化镉材料40可位于滤网60上。
本实施例的实施原理为：利用两相溶液各溶解有硫源与镉源进行不互溶混合与搅拌，镉离子位于非极性溶剂21与极性溶剂11之间的波动界面30，以富集可溶性硫源12的硫离子往波动界面30移动，两相波动界面30有利于反应生成纳米颗粒硫化镉材料40，其形状为球形，平均粒径在7～35纳米之间，能够以纯湿化学法低成本制作特定形状与特定尺寸范围的纳米颗粒硫化镉材料40。另外，合适的溶液混合体积比例能建立如同水包油的混合搅拌结构，是制备硫化镉球形纳米颗粒的关键因素之一。
关于步骤S4中纳米颗粒硫化镉材料40的可能粒径，在一较佳示例中，所述纳米颗粒硫化镉材料40的平均粒径介于10～20纳米。因此，利用纳米颗粒硫化镉材料40的平均粒径范围再限定，制得更符合光电转换领域需要的纳米颗粒硫化镉材料40。
关于步骤S1与步骤S2中可溶性硫源与有机镉盐的较佳浓度关系，在一较佳示例中，所述可溶性硫源12在所述极性硫源溶液10中具有第一浓度，所述有机镉盐22在所述非极性镉源溶液20中具有第二浓度，所述第一浓度大于所述第二浓度;在混合并搅拌中所述极性硫源溶液10的体积大于所述非极性镉源溶液20的体积，以使分散的所述非极性镉源溶液20被包覆在所述极性硫源溶液10中。因此，利用所述第一浓度大于所述第二浓度且在体积关系上极性硫源溶液10大于非极性镉源溶液20，提供在混合并搅拌中产生如同水包油的结构，极性硫源溶液10内硫源多于非极性镉源溶液20内镉源需要的硫反应量，即所得混合物中硫摩尔比大于镉摩尔比，以确保能在波动界面30产生湿化学法生成反应并且生成的硫化镉材料是球状纳米颗粒，硫化镉材料更加容易由非极性镉源溶液20的有机碳基断开且形成不溶于极性硫源溶液10的微型颗粒。
关于第一浓度与第二浓度的可能数值范围，在一较佳示例中，所述第一浓度为1～50×10-6 kg/m3，所述第二浓度为3～40×10-7kg/m3。因此，利用所述第一浓度与所述第二浓度的范围限定，来实现极性硫源溶液10内硫源多于非极性镉源溶液20内镉源需要的硫反应量，能够进一步减少硫化镉材料在极性硫源溶液10中溶解度，并对于调控产物形貌具有重要意义。
关于步骤S2中非极性镉源溶液20的有机镉盐22的较佳组成，在一较佳示例中，所述非极性镉源溶液20的有机镉盐22包括脂肪酸镉盐，其不饱和键的数量为0～28。因此，利用有机镉盐22的材料包括具有不饱和键数受到限制的脂肪酸镉盐，实现在混合并搅拌中有机镉盐22附着于两相波动界面30，不仅使得脂肪酸镉的来源较为丰富，还使制备工艺更易实施且灵活。
关于步骤S3中混合并搅拌的一种具体限定，在一较佳示例中，在混合并搅拌所述极性硫源溶液10与所述非极性镉源溶液20的过程中，持续搅拌时间介于1～24小时;在对所得混合物进行固液分离和洗涤的过程中，所述固液分离方式采用离心分离、过滤分离与抽滤分离中的其中一种或多种，所述洗涤方式包括使用水或/与酒精对分离后得到的固态物进行2～5次的清洗。因此，利用持续搅拌时间范围、特定固液分离方式与特定洗涤方式的限定，得到高纯度的球形纳米颗粒硫化镉材料40，适用于工业化规模生产时灵活选择合适的方式。
关于各步骤中使用材料的可能选择，在一较佳示例中，所述极性硫源溶液10的可溶性硫源12包括硫化钠、硫化钾或/与硫化氨;所述有机镉盐22选自于油酸镉、反油酸镉、硬脂酸镉、棕榈油酸镉、花生四烯酸镉、二十碳五烯酸镉、二十二碳五烯酸镉与月桂酸镉的组合中的其中一种或多种;所述非极性溶剂21选自于甲苯及其同系物、丙酮及其同系物、氯仿及其类似物、正己烷的组合中的其中一种或多种；所述极性溶剂11选自于水、酰胺类的组合中的其中一种或多种。因此，利用可溶性硫源12、有机镉盐22、非极性溶剂21、极性溶剂11的具体材料选用种类，实现球形纳米颗粒硫化镉材料40的具体制备。
关于步骤S3中混合并搅拌时有机镉盐22的一种可能表现，在一较佳示例中，所述有机镉盐22具有疏水基团23，在混合并搅拌中位于所述非极性镉源溶液20靠近所述波动界面30的内侧;以及，所述有机镉盐22还具有亲水基团24，在混合并搅拌中位于所述波动界面30。因此，利用有机镉盐22的疏水基团23与亲水基团24，在混合与搅拌过程中，所述有机镉盐22能够附着于类似水包油结构中的波动界面30，以利于球形纳米颗粒硫化镉材料40的湿化学反应生成。
此外，本发明第二实施例公开另提出一种纳米颗粒硫化镉材料的结构，依照如上所述任一技术方案的一种纳米颗粒硫化镉材料的制备方法所制得者。本发明第三实施例公开提出一种光电转换装置，包括：如上所述任一技术方案的一种纳米颗粒硫化镉材料的结构。
本发明第四实施例提出一种纳米颗粒硫化镉材料的制备方法在多种条件下的试验实施例，主要步骤同第一实施例的湿化学法，作为镉源的碳链长度为4～30，不饱和键的数量为0～28的脂肪酸镉；作为反应物的可溶性硫源；用于溶解反应物的极性溶剂以及非极性溶剂；用于洗涤产物的酒精，使用的原料均可为工业级并继续进行以下的试验实施例。制得如同于图4、图5和图6所示的特性表现、以及如图7和图8中的曲线所示的球状纳米颗粒结构硫化镉。
试验实施例1:
步骤1，将可溶性硫源溶解于极性溶剂中，配制浓度为c1的极性硫源溶液，其中c1=15×10-6kg/m3，极性溶剂为水，可溶性硫源为硫化钠；
步骤2，将脂肪酸镉盐溶解于非极性溶剂中，配制浓度为c2的含镉的非极性溶液，其中c2=10×10-7kg/m3，脂肪酸镉为油酸镉，非极性溶剂为甲苯；
步骤3，取配制的极性硫源溶液与配制的非极性镉盐溶液，按照体积比n:1混合，其中n=10，搅拌2小时。再对得到的含有沉淀物的反应液进行固液分离和洗涤的处理，即可得到硫化镉球形纳米颗粒，其中固液分离为抽滤分离，洗涤为使用工业酒精对分离后得到的固态产物进行2次清洗。
试验实施例2:
步骤1，将可溶性硫源溶解于极性溶剂中，配制浓度为c1的极性硫源溶液，其中c1=5×10-6kg/m3，极性溶剂为水，可溶性硫源为硫化钾；
步骤2，将脂肪酸镉盐溶解于非极性溶剂中，配制浓度为c2的含镉的非极性溶液，其中c2=12×10-7kg/m3，脂肪酸镉为硬脂酸镉，非极性溶剂为甲苯；
步骤3，取配制的极性硫源溶液与配制的非极性镉盐溶液，按照体积比n:1混合，其中n=5，搅拌2小时。再对得到的含有沉淀物的反应液进行固液分离和洗涤的处理，即可得到硫化镉球形纳米颗粒，其中固液分离为抽滤分离，洗涤为使用工业酒精对分离后得到的固态产物进行2次清洗。
试验实施例3:
步骤1，将可溶性硫源溶解于极性溶剂中，配制浓度为c1的极性硫源溶液，其中c1=18×10-6kg/m3，极性溶剂为水，可溶性硫源为硫化钠；
步骤2，将脂肪酸镉盐溶解于非极性溶剂中，配制浓度为c2的含镉的非极性溶液，其中c2=30×10-7kg/m3，脂肪酸镉为油酸镉，非极性溶剂为氯仿；
步骤3，取配制的极性硫源溶液与配制的非极性镉盐溶液，按照体积比n:1混合，其中n=10，搅拌1小时。再对得到的含有沉淀物的反应液进行固液分离和洗涤的处理，即可得到硫化镉球形纳米颗粒，其中固液分离为抽滤分离，洗涤为使用工业酒精对分离后得到的固态产物进行2次清洗。
试验实施例4:
步骤1，将可溶性硫源溶解于极性溶剂中，配制浓度为c1的极性硫源溶液，其中c1=20×10-6kg/m3，极性溶剂为水，可溶性硫源为硫化氨；
步骤2，将脂肪酸镉盐溶解于非极性溶剂中，配制浓度为c2的含镉的非极性溶液，其中c2=10×10-7kg/m3，脂肪酸镉为棕榈油酸镉，非极性溶剂为丙酮；
步骤3，取配制的极性硫源溶液与配制的非极性镉盐溶液，按照体积比n:1混合，其中n=5，搅拌3小时。再对得到的含有沉淀物的反应液进行固液分离和洗涤的处理，即可得到硫化镉球形纳米颗粒，其中固液分离为抽滤分离，洗涤为使用工业酒精对分离后得到的固态产物进行2次清洗。
试验实施例5:
步骤1，将可溶性硫源溶解于极性溶剂中，配制浓度为c1的极性硫源溶液，其中c1=30×10-6kg/m3，极性溶剂为甲酰胺水，可溶性硫源为硫化氨；
步骤2，将脂肪酸镉盐溶解于非极性溶剂中，配制浓度为c2的含镉的非极性溶液，其中c2=25×10-7kg/m3，脂肪酸镉为花生四烯酸镉，非极性溶剂为正己烷；
步骤3，取配制的极性硫源溶液与配制的非极性镉盐溶液，按照体积比n:1混合，其中n=8，搅拌20小时。再对得到的含有沉淀物的反应液进行固液分离和洗涤的处理，即可得到硫化镉球形纳米颗粒，其中固液分离为抽滤分离，洗涤为使用工业酒精对分离后得到的固态产物进行2次清洗。
在其他试验实施例中，可分别选用作为碳链长度为4～30，不饱和键的数量为0～28的脂肪酸镉，如二十碳五烯酸镉、二十二碳五烯酸镉或月桂酸镉等作为镉源，脂肪酸镉浓度c1分别选取18×10-6kg/m3、21×10-6kg/m3或35×10-6kg/m3，极性溶剂选甲酰胺，非极性溶剂选正己烷，可溶性硫源选硫化钠、硫化化钾或硫化氨等，n以及1～24小时取符合实际生产和本发明的范围值内任意值，执行上述实施例的步骤S1～S4，同样制得了如同或近似于图4、图5和图6所示的特性表现、以及如图7和图8中的曲线所示的球状纳米颗粒结构硫化镉。
本具体实施方式的实施例均作为方便理解或实施本发明技术方案的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应被涵盖于本发明的请求保护范围内。

Claims (10)

1.一种纳米颗粒硫化镉材料的制备方法，其特征在于，包括：
制备极性硫源溶液(10)，所述极性硫源溶液(10)包含极性溶剂(11)与溶解于所述极性溶剂(11)的可溶性硫源(12);
制备非极性镉源溶液(20)，所述非极性镉源溶液(20)包含非极性溶剂(21)与溶解于所述非极性溶剂(21)的有机镉盐(22)，所述有机镉盐(22)具有4～30的碳链长度;
混合并搅拌所述极性硫源溶液(10)与所述非极性镉源溶液(20)，其中所述极性硫源溶液(10)与所述非极性镉源溶液(20)的混合体积比为n:1，n=1～100，持续搅拌所得混合物使所述非极性镉源溶液(20)维持分散于所述极性硫源溶液(10)中，并且所述极性硫源溶液(10)与所述非极性镉源溶液(20)不互溶，所述非极性镉源溶液(20)的有机镉盐(22)的镉离子位于所述非极性溶剂(21)与所述极性溶剂(11)之间的波动界面(30)，以富集所述可溶性硫源(12)的硫离子往所述波动界面(30)移动，而生成纳米颗粒硫化镉材料(40);
对所得混合物进行固液分离和洗涤，以制得所述纳米颗粒硫化镉材料(40)，所述纳米颗粒硫化镉材料(40)的形状为球形，并且所述纳米颗粒硫化镉材料(40)的平均粒径在7～35纳米之间。
2.根据权利要求1所述的纳米颗粒硫化镉材料的制备方法，其特征在于，所述纳米颗粒硫化镉材料(40)的平均粒径介于10～20纳米。
3.根据权利要求1所述的纳米颗粒硫化镉材料的制备方法，其特征在于，所述可溶性硫源(12)在所述极性硫源溶液(10)中具有第一浓度，所述有机镉盐(22)在所述非极性镉源溶液(20)中具有第二浓度，所述第一浓度大于所述第二浓度;在混合并搅拌中所述极性硫源溶液(10)的体积大于所述非极性镉源溶液(20)的体积，以使分散的所述非极性镉源溶液(20)被包覆在所述极性硫源溶液(10)中。
4.根据权利要求3所述的纳米颗粒硫化镉材料的制备方法，其特征在于，所述第一浓度为1～50×10-6kg/m3，所述第二浓度为3～40×10-7kg/m3。
5.根据权利要求1所述的纳米颗粒硫化镉材料的制备方法，其特征在于，所述非极性镉源溶液(20)的有机镉盐(22)包括脂肪酸镉盐，其不饱和键的数量为0～28。
6.根据权利要求1所述的纳米颗粒硫化镉材料的制备方法，其特征在于，在混合并搅拌所述极性硫源溶液(10)与所述非极性镉源溶液(20)的过程中，持续搅拌时间介于1～24小时;在对所得混合物进行固液分离和洗涤的过程中，所述固液分离方式采用离心分离、过滤分离与抽滤分离中的其中一种或多种，所述洗涤方式包括使用水或/与酒精对分离后得到的固态物进行2～5次的清洗。
7.根据权利要求1所述的纳米颗粒硫化镉材料的制备方法，其特征在于，所述极性硫源溶液(10)的可溶性硫源(12)包括硫化钠、硫化钾或/与硫化氨;所述有机镉盐(22)选自于油酸镉、反油酸镉、硬脂酸镉、棕榈油酸镉、花生四烯酸镉、二十碳五烯酸镉、二十二碳五烯酸镉与月桂酸镉的组合中的其中一种或多种;所述非极性溶剂(21)选自于甲苯及其同系物、丙酮及其同系物、氯仿及其类似物、正己烷的组合中的其中一种或多种；所述极性溶剂(11)选自于水、酰胺类的组合中的其中一种或多种。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的纳米颗粒硫化镉材料的制备方法，其特征在于，所述有机镉盐(22)具有疏水基团(23)，在混合并搅拌中位于所述非极性镉源溶液(20)靠近所述波动界面(30)的内侧;以及，所述有机镉盐(22)还具有亲水基团(24)，在混合并搅拌中位于所述波动界面(30)。
9.一种纳米颗粒硫化镉材料的结构，其特征在于，依照如权利要求1-8中任一项所述的一种纳米颗粒硫化镉材料的制备方法所制得者。
10.一种光电转换装置，其特征在于，包括：如权利要求9所述的一种纳米颗粒硫化镉材料的结构。
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