CN1331757C - 纳米级硫化镉空心球的制备方法 - Google Patents
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Abstract
纳米级硫化镉空心球的制备方法:将聚乙二醇溶解在去离子水中;再将硝酸镉和硫化钠分别溶解在该聚乙二醇溶液中,制成两种溶液;在超声条件下混合两种溶液;反应后洗涤,沉淀,干燥,得到纳米级硫化镉空心球;聚乙二醇、硝酸镉、硫化钠和去离子水的质量比例是:0.05~0.5∶0.12~0.18∶0.10~0.14∶1。本发明反应条件温和,工艺简单,产率高,制备的粒子粒径均匀,无团聚现象,重现性好。PEG投料为0.2kg时CdS空心球直径分布在10~30nm范围,平均直径为20nm;壁厚约为5nm。PEG投料为0.5kg时CdS空心球的直径分布在5~10nm,平均直径为7nm。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米级硫化镉空心球的制备方法。
背景技术
CdS是一种重要的II-VI族光电半导体材料,在室温下带宽为2.42eV,其在发光二极管、太阳能电池、光催化、非线性光学材料、传感器及信息存储等方面有着广泛的用途,CdS半导体纳米材料是近年来人们研究的热点。在CdS纳米粒子的制备方面,已有较多文献报道了实心CdS纳米粒子和CdS纳米线的制备方法,而有关纳米级CdS空心球的报道还比较少见。钱逸泰课题组用硫脲和CdSO4,经长达30天的反应后,得到了平均直径约为350nm的CdS空心球。Song等在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)体系中以聚砜酰胺(PSA)为模板,合成了PSA/CdS核/壳结构,然后用无水乙醇洗涤,除去PSA得到CdS空心球。在该方法中,PSA硬模板的引入会导致纳米粒子纯度的降低,实验操作也相对繁琐。齐利民研究小组以聚氧乙烯-环氧丙烷-聚氧乙烯(EO20PO70EO20,Mw 5800)为模板,在超声条件下,利用硫代乙酰胺释放的S2-同Cd(OAc)2反应,制得了直径在80~120nm范围的CdS空心球。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有反应条件温和,工艺简单,产率高,制备的粒子粒径均匀,重现性好等特点的纳米级CdS空心球的制备方法。
本发明的技术方案如下:
一种纳米级硫化镉空心球的制备方法,步骤如下:
将聚乙二醇溶解在去离子水中;
再将硝酸镉和硫化钠分别溶解在上述聚乙二醇水溶液中,制成两种溶液;
在超声条件下混合上述两种溶液;
反应结束后,离心分离沉淀,洗涤,干燥,即得到纳米级硫化镉空心球,
所述聚乙二醇、硝酸镉、硫化钠和去离子水之间的质量比例是:
0.05~0.5∶0.12~0.18∶0.10~0.14∶1。
优化方案是:
所述的硝酸镉和硫化钠采用Cd(NO3)2·4H2O和Na2S·9H2O;
洗涤沉淀采用去离子水反复离心洗涤;
所述聚乙二醇、硝酸镉、硫化钠和去离子水之间的质量比例是:
0.05~0.5∶0.15∶0.12∶1。
具体的做法是:将0.05~0.5Kg PEG溶于1L去离子水中,使之溶解。将Cd(NO3)2·4H2O(0.15Kg)和Na2S·9H2O(0.12Kg)分别溶于上述0.5L PEG溶液中得到溶液A和B。控制温度在30~40℃下,将溶液B慢慢滴加到溶液A中,溶液颜色由无色转变为黄色。反应结束后,将反应溶液离心分离,弃去上层清液,沉淀用水反复洗涤、离心5~6次,真空干燥,即得到纳米级硫化镉空心球。
当PEG投料为0Kg时,得不到空心球结构,以易团聚的颗粒为主。当PEG投料很少(小于0.005Kg)时,得到少量的空心球结构(小于10%)。
PEG投料为0.05Kg时,得到的CdS空心球的直径分布在3~10nm,平均直径为5nm。
PEG投料为0.2Kg时,制备得到的CdS空心球的TEM图如图1所示。从图中可以看出,CdS空心球的直径分布在10~30nm范围,平均直径为20nm。进一步用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)观察(如图2所示),CdS空心球的壁厚约为5nm。
PEG投料为0.5Kg时,得到的CdS空心球的直径分布在5~10nm,平均直径为7nm。
本发明具有反应条件温和,工艺简单,产率高,制备的粒子粒径均匀,无团聚现象,重现性好等特点。
附图说明
图1为本发明制备的CdS纳米粒子的透射电镜(TEM)图;
图2为本发明制备的CdS纳米粒子的高分辨透射电镜(HRTEM)图。
具体实施方式
实施例1:将0.2Kg PEG溶于1L去离子水中,使之溶解。将0.15KgCd(NO3)2·4H2O和0.12KgNa2S·9H2O分别溶于上述0.5LPEG溶液中得到溶液A和B。控制温度在30~40℃下,将溶液B慢慢滴加到溶液A中,溶液颜色由无色转变为黄色。反应结束后,将反应溶液离心分离,弃去上层清液,沉淀用水反复洗涤、离心3~5次,真空干燥,即得到CdS样品。这样描述是可以的。
本实施例证明:PEG投料为0.2Kg时,制备得到的CdS空心球的TEM图如图1所示。从图中可以看出,CdS空心球的直径分布在10~30nm范围,平均直径为20nm。进一步用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)观察(如图2所示),CdS空心球的壁厚约为5nm。
实施例2:与实施例1基本相同,但是Cd(NO3)2·4H2O用量为0.15Kg。
PEG投料为0.05Kg时,得到的CdS空心球的直径分布在3~10nm,平均直径为5nm。
实施例3:与实施例1基本相同,但是Cd(NO3)2·4H2O用量为0.5Kg。
PEG投料为0.5Kg时,得到的CdS空心球的直径分布在5~10nm,平均直径为7nm。
实施例4:与实施例1基本相同,但是Cd(NO3)2·4H2O用量为0.25 Kg;硝酸镉用量为0.12Kg;硫化钠用量为0.10Kg。得到的CdS空心球的直径空心在15~25nm左右。
实施例5:与实施例1基本相同,但是Cd(NO3)2·4H2O用量为0.25Kg;硝酸镉用量为0.18Kg;硫化钠用量为0.14Kg。得到的CdS空心球的直径空心在15~25nm左右。
Claims (3)
1、一种纳米级硫化镉空心球的制备方法,步骤如下:
将聚乙二醇溶解在去离子水中;
再将硝酸镉和硫化钠分别溶解在上述的聚乙二醇水溶液中,制成两种溶液;
在超声条件下混合上述两种溶液;
反应结束后,洗涤,沉淀,干燥,即得到纳米级硫化镉空心球;
所述聚乙二醇、硝酸镉、硫化钠和去离子水之间的质量比例是:
0.05~0.5∶0.12~0.18∶0.10~0.14∶1。
2、按照权利要求1所述的纳米级硫化镉空心球的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:
将聚乙二醇溶解在去离子水中;
再将Cd(NO3)2·4H2O和Na2S·9H2O分别溶在上述聚乙二醇水溶液中,制成两种溶液;
在超声条件下混合这两种溶液;
反应结束后,用去离子水反复离心洗涤沉淀;
真空干燥,即得到纳米级硫化镉空心球;
所述聚乙二醇、硝酸镉、硫化钠和去离子水之间的质量比例是:
0.05~0.5∶0.15∶0.12∶1。
3、按照权利要求2所述的纳米级硫化镉空心球的制备方法,其特征在于,具体步骤是:将0.05~0.5Kg PEG溶于1L去离子水中,使之溶解;将0.15KgCd(NO3)2·4H2O和0.12Kg Na2S·9H2O分别溶于上述0.5L PEG溶液中得到溶液A和B;控制温度在30~40℃下,超声条件下将溶液B慢慢滴加到溶液A中,溶液颜色由无色转变为黄色;反应结束后,将反应溶液离心分离,弃去上层清液,沉淀用水反复洗涤、离心5~6次,真空干燥,即得到纳米级硫化镉空心球。
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