一種微波水熱法制備ZnS 納米顆粒的方法
【專(zhuān)利摘要】一種微波水熱法制備ZnS納米顆粒的方法：將分析純的Zn(NO3)2·6H2O和硫代乙酰胺溶于蒸餾水中制得溶液A；在充分?jǐn)嚢韬笥肗H3·H2O和HNO3調(diào)節(jié)溶液A的pH＝1.0～10.0，再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間磁力攪拌后將溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯微波消解罐中，放入微波水熱儀于140～200℃下反應(yīng)0.5～3h。反應(yīng)結(jié)束后，待反應(yīng)體系自然冷卻至室溫，分別用蒸餾水和無(wú)水乙醇經(jīng)離心洗滌數(shù)次得到產(chǎn)物，將產(chǎn)物置于60～80℃真空干燥箱中干燥0.5～3h。收集產(chǎn)物，即為ZnS納米顆粒。所得的ZnS納米顆粒純度高，結(jié)晶性強(qiáng)，形貌均勻且分散性好。該反應(yīng)的原料易得且成本低，工藝設(shè)備簡(jiǎn)單高效，以水作為反應(yīng)溶劑，安全性好，可行性強(qiáng)，所以非常經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，具有很好的工業(yè)化前景。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種納米半導(dǎo)體材料的制備方法，具體涉及一種微波水熱法制備ZnS 納米顆粒的方法。 一種微波水熱法制備ZnS納米顆粒的方法

【背景技術(shù)】
[0002] ZnS是一種重要的II一IV族半導(dǎo)體材料，室溫下的禁帶寬度3. 66eV。ZnS不僅具有 出色的物理特性而且在光學(xué)、電學(xué)和催化等多種領(lǐng)域表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，如傳感器、太陽(yáng)能 電池、發(fā)光二極管、平板顯示器、光催化及生物元器件等。最重要的是ZnS半導(dǎo)體能帶隙寬， 并且具有顯著的化學(xué)穩(wěn)定性，不易被氧化、水解。因此ZnS微粒的制備及光學(xué)性能引起了科 學(xué)家們的廣泛研究興趣。除此之外，ZnS作為一種半導(dǎo)體光催化材料，其來(lái)源廣泛，制備方 法簡(jiǎn)單，可在紫外光激發(fā)條件下發(fā)生光催化反應(yīng)而降解有毒有機(jī)污染物，具有氧化能力強(qiáng)、 能耗低，易操作、無(wú)二次污染及設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，因此ZnS的光催化性能也是人們研究 的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。
[0003] 目前所報(bào)道的制備半導(dǎo)體ZnS的方法主要為化學(xué)氣相沉積[Tianyou Zhai,Yang Dong,Size-tunable Synthesis of Tetrapod-1ike ZnS Nanopods by Seed-epitaxial Metal-organic Chemical Vapor Deposition[J]. Journal of Solid State Chemistry, 2008, 181(4):950_956]、微乳液法[Yongjun He. A novel emulsifier-free emulsion route to synthesize ZnS hollow microspheres[J]. Mater Res Bull，2005, 40:629]。其中化學(xué)氣相沉積法所得產(chǎn)物純度高、粒徑小但能耗高，設(shè)備要 求高；微乳液法制得的產(chǎn)物粒徑可控，能耗低但粒子聚集嚴(yán)重不利于后處理；與化學(xué)氣相 沉積法、微乳液法相比，水熱法易得到結(jié)晶性強(qiáng)、形貌特殊、晶粒生長(zhǎng)可控且尺寸分布均勻、 分散性好的產(chǎn)物，而且微波水熱法簡(jiǎn)單高效、反應(yīng)周期短。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種反應(yīng)介質(zhì)為水溶液，安全性高，反應(yīng)原料易得，可行性 強(qiáng)，工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，純度高，結(jié)晶性強(qiáng)，形貌均勻的微波水熱法制備ZnS納米顆粒的方法。
[0005] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0006] 1)將分析純的Ζη(Ν03)2 · 6H20和硫代乙酰胺溶于蒸餾水中得到鋅離子濃度為 0· 5mol/L、硫離子濃度為lmol/L的混合溶液A ;
[0007] 2)在磁力攪拌下用質(zhì)量濃度為10%的ΝΗ3 ·Η20和摩爾濃度為0· 5mol/L的ΗΝ03調(diào) 節(jié)溶液A的pH = 1. 0?10. 0,繼續(xù)攪拌1?2h形成反應(yīng)前驅(qū)液；
[0008] 3)將反應(yīng)前驅(qū)液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯微波消解罐中，放入微波水熱儀于140? 200°C下水熱反應(yīng)0. 5?3h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫；
[0009] 4)產(chǎn)物依次用蒸餾水和無(wú)水乙醇離心洗滌數(shù)次得到產(chǎn)物，置于60?80°C電熱真 空干燥箱內(nèi)干燥〇. 5?3h，即得ZnS納米顆粒。
[0010] 微波水熱反應(yīng)的溶劑為蒸餾水。
[0011] 本發(fā)明以微波水熱法制備ZnS納米顆粒，利用ΝΗ3 ·Η20和顯03調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH， 制得的前驅(qū)體，聚四氟乙烯微波消解罐中，放入微波水熱儀中反應(yīng)，所得的ZnS納米顆粒純 度高，結(jié)晶性強(qiáng)，形貌均勻且分散性好。該反應(yīng)的原料易得且成本低，工藝設(shè)備簡(jiǎn)單高效，以 水作為反應(yīng)溶劑，安全性好，可行性強(qiáng)，所以非常經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，具有很好的工業(yè)化前景。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是本發(fā)明所制備ZnS納米顆粒的XRD圖；
[0013] 圖2是本發(fā)明所制備ZnS納米顆粒的SEM圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014] 實(shí)施例1 :
[0015] 1)將分析純的Ζη(Ν03)2 · 6H20和硫代乙酰胺溶于蒸餾水中得到鋅離子濃度為 0· 5mol/L、硫離子濃度為lmol/L的混合溶液A ;
[0016] 2)在磁力攪拌下用質(zhì)量濃度為10%的ΝΗ3 ·Η20和摩爾濃度為0· 5mol/L的ΗΝ03調(diào) 節(jié)溶液A的pH = 3. 0,繼續(xù)攪拌lh形成反應(yīng)前驅(qū)液；
[0017] 3)將反應(yīng)前驅(qū)液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯微波消解罐中，放入溶劑為蒸餾水的微波水熱 儀于160°C下水熱反應(yīng)0. 5h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫；
[0018] 4)產(chǎn)物依次用蒸餾水和無(wú)水乙醇離心洗滌數(shù)次得到產(chǎn)物，置于70°C電熱真空干 燥箱內(nèi)干燥3h，即得ZnS納米顆粒。
[0019] 實(shí)施例2:
[0020] 1)將分析純的Ζη(Ν03)2 · 6H20和硫代乙酰胺溶于蒸餾水中得到鋅離子濃度為 0· 5mol/L、硫離子濃度為lmol/L的混合溶液A ;
[0021] 2)在磁力攪拌下用質(zhì)量濃度為10%的ΝΗ3 ·Η20和摩爾濃度為0· 5mol/L的ΗΝ03調(diào) 節(jié)溶液A的pH = 7. 0,繼續(xù)攪拌lh形成反應(yīng)前驅(qū)液；
[0022] 3)將反應(yīng)前驅(qū)液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯微波消解罐中，放入溶劑為蒸餾水的微波水熱 儀于170°C下水熱反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫；
[0023] 4)產(chǎn)物依次用蒸餾水和無(wú)水乙醇離心洗滌數(shù)次得到產(chǎn)物，置于60°C電熱真空干 燥箱內(nèi)干燥〇. 5h，即得ZnS納米顆粒。
[0024] 實(shí)施例3 :
[0025] 1)將分析純的Ζη(Ν03)2 · 6H20和硫代乙酰胺溶于蒸餾水中得到鋅離子濃度為 0· 5mol/L、硫離子濃度為lmol/L的混合溶液A ;
[0026] 2)在磁力攪拌下用質(zhì)量濃度為10%的ΝΗ3 ·Η20和摩爾濃度為0· 5mol/L的ΗΝ03調(diào) 節(jié)溶液A的pH = 1. 0,繼續(xù)攪拌2h形成反應(yīng)前驅(qū)液；
[0027] 3)將反應(yīng)前驅(qū)液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯微波消解罐中，放入溶劑為蒸餾水的微波水熱 儀于140°C下水熱反應(yīng)3h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫；
[0028] 4)產(chǎn)物依次用蒸餾水和無(wú)水乙醇離心洗滌數(shù)次得到產(chǎn)物，置于70°C電熱真空干 燥箱內(nèi)干燥2h，即得ZnS納米顆粒。
[0029] 實(shí)施例4 :
[0030] 1)將分析純的Ζη(Ν03)2 · 6H20和硫代乙酰胺溶于蒸餾水中得到鋅離子濃度為 0· 5mol/L、硫離子濃度為lmol/L的混合溶液A ;
[0031] 2)在磁力攪拌下用質(zhì)量濃度為10%的ΝΗ3 ·Η20和摩爾濃度為0· 5mol/L的ΗΝ03調(diào) 節(jié)溶液A的pH = 10. 0,繼續(xù)攪拌lh形成反應(yīng)前驅(qū)液；
[0032] 3)將反應(yīng)前驅(qū)液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯微波消解罐中，放入溶劑為蒸餾水的微波水熱 儀于200°C下水熱反應(yīng)1. 5h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫；
[0033] 4)產(chǎn)物依次用蒸餾水和無(wú)水乙醇離心洗滌數(shù)次得到產(chǎn)物，置于60°C電熱真空干 燥箱內(nèi)干燥lh，即得ZnS納米顆粒。
[0034] 實(shí)施例5 :
[0035] 1)將分析純的Ζη(Ν03)2 · 6H20和硫代乙酰胺溶于蒸餾水中得到鋅離子濃度為 0· 5mol/L、硫離子濃度為lmol/L的混合溶液A ;
[0036] 2)在磁力攪拌下用質(zhì)量濃度為10%的ΝΗ3 ·Η20和摩爾濃度為0· 5mol/L的ΗΝ03調(diào) 節(jié)溶液A的pH = 5. 0,繼續(xù)攪拌2h形成反應(yīng)前驅(qū)液；
[0037] 3)將反應(yīng)前驅(qū)液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯微波消解罐中，放入溶劑為蒸餾水的微波水熱 儀于180°C下水熱反應(yīng)2h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫；
[0038] 4)產(chǎn)物依次用蒸餾水和無(wú)水乙醇離心洗滌數(shù)次得到產(chǎn)物，置于80°C電熱真空干 燥箱內(nèi)干燥2h，即得ZnS納米顆粒。
[0039] 圖1是本發(fā)明所制備ZnS納米顆粒的XRD圖，從圖中可以看出得到了純度高，結(jié)晶 性良好的立方閃鋅礦ZnS，與標(biāo)準(zhǔn)卡片HF05-0566相一致。
[0040] 圖2是本發(fā)明所制備ZnS納米顆粒的的掃描照片，從圖中可以看出產(chǎn)物由50nm的 球形小顆粒相互黏連在一起。
【權(quán)利要求】
1. 一種微波水熱法制備ZnS納米顆粒的方法，其特征在于包括以下步驟： 1) 將分析純的Ζη(Ν03)2 ·6Η20和硫代乙酰胺溶于蒸餾水中得到鋅離子濃度為0. 5mol/ L、硫離子濃度為lmol/L的混合溶液A ; 2) 在磁力攪拌下用質(zhì)量濃度為10%的ΝΗ3 · H20和摩爾濃度為0. 5mol/L的ΗΝ03調(diào)節(jié) 溶液A的pH = 1. 0?10. 0,繼續(xù)攪拌1?2h形成反應(yīng)前驅(qū)液； 3) 將反應(yīng)前驅(qū)液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯微波消解罐中，放入微波水熱儀于140?200°C下 水熱反應(yīng)〇. 5?3h，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻至室溫； 4) 產(chǎn)物依次用蒸餾水和無(wú)水乙醇離心洗滌數(shù)次得到產(chǎn)物，置于60?80°C電熱真空干 燥箱內(nèi)干燥〇. 5?3h，即得ZnS納米顆粒。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波水熱法制備ZnS納米顆粒的方法：其特征在于：微波水 熱反應(yīng)的溶劑為蒸餾水。
【文檔編號(hào)】C01G9/08GK104108744SQ201410347517
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】殷立雄, 王菲菲, 黃劍鋒, 王丹, 郝巍, 李嘉胤 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)