技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及以反相細(xì)乳液形成硫化鎘納米粒子，并改變細(xì)乳液乳膠粒子的表面狀態(tài)，最后通過水熱法在細(xì)乳液膠體內(nèi)培育硫化鎘納米線晶體，此方法涉及膠體分散、光伏產(chǎn)業(yè)和光催化等領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
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硫化鎘（化學(xué)式：cds），晶體有兩種，α-式呈檸檬黃色粉末，β-式呈桔紅色粉末。cds是本征n型半導(dǎo)體，對(duì)可見光有強(qiáng)烈的光電效應(yīng)，在光電轉(zhuǎn)換和光催化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

納米線是橫向尺寸限制在100納米以下（縱向沒有限制）的一維結(jié)構(gòu)的材料。納米線尺寸已經(jīng)接近電子的相干長(zhǎng)度，因此其性質(zhì)因?yàn)閺?qiáng)相干生很大變化。納米線結(jié)構(gòu)材料具有直線電子傳輸?shù)奶匦?，有利于光能的吸收和光生載流子的快速轉(zhuǎn)移，因此納米線可能使這一轉(zhuǎn)換效率極限提高幾個(gè)百分點(diǎn)，對(duì)太陽(yáng)能效率利用提升產(chǎn)生重大影響。在微電池制造方面，由聚合物包裹的金屬納米線可以不受反電極的影響。這種電池比普通的鋰電池充電時(shí)間更短，其他性能也更為出色。

納米線制備方法目前主要有以下幾種：熱化學(xué)氣相沉積、低壓化學(xué)氣相沉積、激光燒灼沉積、熱蒸發(fā)、等離子體化學(xué)氣相沉積、溶液法和水熱法等。從生長(zhǎng)機(jī)理可以分成氣-液-固法（vls）、氣-固法（vs）和固-液-固法（sls）等。納米線可以有多種形態(tài)?？梢允欠蔷w順序出現(xiàn)，納米線僅在一個(gè)維度（軸向）上體現(xiàn)周期性，而在其它維度上可以以能量法則產(chǎn)生任何次序。根據(jù)組成材料的不同，納米線可分為不同類型，包括金屬納米線（如：ni，pt，au等），半導(dǎo)體納米線（如：inp，si，gan等）和絕緣體納米線（如：sio2，tio2等）。

在以上制備方法中，水熱法納米線的形成具有粒子純度高、分散性好、晶形好且可控制,生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。而細(xì)乳液在乳液中是較為特殊的一種膠體，細(xì)乳液制備過程中通常采用超聲波發(fā)生器或強(qiáng)剪切機(jī)使聚合液滴成為穩(wěn)定的單獨(dú)的納米反應(yīng)容器，液滴的尺寸一般在50-500nm之間。采用細(xì)乳液方法可以制備多種納米尺寸的雜化材料，通常此類雜化材料形狀為納米顆粒狀。以下方法通過改變細(xì)乳液乳膠粒子的表面狀態(tài)并改變低溫水熱方法，可以成功實(shí)現(xiàn)cds納米線的培育和形成。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是利用反相細(xì)乳液形成納米硫化鎘粒子并改變細(xì)乳液乳膠粒子的表面狀態(tài)，最后通過水熱法在細(xì)乳液膠體內(nèi)培育硫化鎘納米線晶體。

細(xì)乳液膠體內(nèi)硫化鎘納米線的制備方法，按照下述步驟進(jìn)行：

（1）納米硫化鎘粒子的制備：

室溫下，將定量的硫酸鎘和丙烯酰胺加入去離子水中形成水相；將定量的環(huán)己烷和失水山梨糖醇脂肪酸酯（span-80）混合后形成油相。水相和油相混合后用磁力攪拌機(jī)攪拌15min預(yù)乳化，450w超聲細(xì)胞粉碎機(jī)90%功率超聲5min（冰水冷卻），得到穩(wěn)定的細(xì)乳液組分a。將不同濃度的硫化鈉溶液和加入span-80的環(huán)己烷混合，合后用磁力攪拌機(jī)攪拌15min預(yù)乳化，450w超聲細(xì)胞粉碎機(jī)90%功率超聲15min（冰水冷卻），得到穩(wěn)定的細(xì)乳液組分b。a組分和b組分迅速混合后，采用450w超聲細(xì)胞粉碎機(jī)90%功率超聲5min（冰水冷卻），得到穩(wěn)定的混合細(xì)乳液組分。將混合細(xì)乳液加入反應(yīng)器中，升溫至65℃加入引發(fā)劑偶氮二異丁氰（aibn），反應(yīng)2小時(shí)，得到含有納米硫化鎘的細(xì)乳液膠體。

步驟（1）組分a中硫酸鎘、丙烯酰胺和去離子水的質(zhì)量比例為5-10:20:100，環(huán)己烷、span-80和去離子水的質(zhì)量比例為500:6:100；組分b中硫化鈉、環(huán)己烷、span-80和去離子水的質(zhì)量比例為10-20:60:2:20。

步驟（1）組分a和b的質(zhì)量比為1:1。

（2）乳膠粒子的表面交聯(lián)和后處理：

將適當(dāng)濃度的過氧化氫溶液按照一定的速度緩慢滴加至步驟（1）得到的含有納米硫化鎘的細(xì)乳液膠體中，反應(yīng)液溫度維持在50℃；滴加完成后保溫1小時(shí)，形成表面交聯(lián)的乳膠粒子。

采用10000轉(zhuǎn)/分的高速離心機(jī)分離15分鐘后，取下層物質(zhì)進(jìn)行后處理。首先采用合適的溶劑對(duì)下層物質(zhì)進(jìn)行洗滌，以去除span-80；然后用溫水對(duì)去除乳化劑的乳膠粒子反復(fù)清洗，去除殘余的聚合物和未反應(yīng)的金屬離子。將處理后的含硫化鎘的聚丙烯酰胺乳膠粒子用于下一步的水熱晶化。

步驟（2）所述方法中的過氧化氫水溶液的質(zhì)量濃度為10-30%，滴加速度為1-2克/小時(shí)；過氧化氫水溶液與含有納米硫化鎘的細(xì)乳液膠體的質(zhì)量比為2:100。

其中步驟（2）中合適的溶劑為環(huán)己烷、正庚烷、甲醇、乙醇、乙二醇和煤油等一種或幾種的混合溶劑。

（3）硫化鎘納米線的形成：

將由步驟（2）制備的定量的含硫化鎘的聚丙烯酰胺乳膠粒子加入定量的一定濃度的乙醇溶液中，加入高壓釜中，在一定的溫度和時(shí)間進(jìn)行燒結(jié)，在乳膠粒子中晶化成硫化鎘納米線。

步驟（3）所述方法中定量的含硫化鎘的聚丙烯酰胺乳膠粒子加入定量的一定濃度的乙醇溶液質(zhì)量比例為（1-10）:100，乙醇溶液質(zhì)量濃度為50-90%。高壓釜中燒結(jié)溫度為40-70℃，燒結(jié)時(shí)間為48-150小時(shí)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明反相細(xì)乳液形成納米硫化鎘粒子，并通過水熱法在細(xì)乳液膠體內(nèi)培育硫化鎘納米線晶體。具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、以細(xì)乳液形成的液滴為載體，形成硫化鎘納米顆粒的載體；2、采用聚合后乳膠粒子表面微交聯(lián)的方法，形成硫化鎘顆粒的納米晶化孵化器；3、采用乙醇溶液為水熱載體，燒結(jié)硫化鎘顆粒，最終在較低的溫度下形成硫化鎘納米線。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1乳膠粒子中晶化成硫化鎘納米線電子透射電鏡圖片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

（1）納米硫化鎘粒子的制備：

室溫下，將5克硫酸鎘和20克丙烯酰胺加入100克去離子水中形成水相；將500克環(huán)己烷和6克span-80混合后形成油相。水相和油相混合后用磁力攪拌機(jī)攪拌15min預(yù)乳化，450w超聲細(xì)胞粉碎機(jī)90%功率超聲5min（冰水冷卻），得到穩(wěn)定的細(xì)乳液組分a。將10克硫化鈉溶解在20克去離子水中形成溶液，加入2克span-80和60克環(huán)己烷混合，按照一定的比例混合后用磁力攪拌機(jī)攪拌15min預(yù)乳化，450w超聲細(xì)胞粉碎機(jī)90%功率超聲15min（冰水冷卻），得到穩(wěn)定的細(xì)乳液組分b。取50克a組分和50克b組分迅速混合后，采用450w超聲細(xì)胞粉碎機(jī)90%功率超聲5min（冰水冷卻），得到穩(wěn)定的混合細(xì)乳液組分。將混合細(xì)乳液組分加入反應(yīng)器中，升溫至65℃加入引發(fā)劑aibn，反應(yīng)2小時(shí)，得到含有納米硫化鎘的細(xì)乳液膠體。經(jīng)由激光粒度儀分析其z均粒徑為200納米。

（2）乳膠粒子的表面交聯(lián)和后處理：

將2克10%濃度的過氧化氫溶液按照2克/小時(shí)速度緩慢滴加至步驟（1）得到的100克含有納米硫化鎘的細(xì)乳液膠體中，反應(yīng)液溫度維持在50℃；滴加完成后保溫1小時(shí)，形成表面交聯(lián)的乳膠粒子。

采用10000轉(zhuǎn)/分的高速離心機(jī)分離15分鐘后，取下層物質(zhì)進(jìn)行后處理。首先采用環(huán)己烷和甲醇的混合溶劑（質(zhì)量比為1:1）對(duì)下層物質(zhì)進(jìn)行洗滌，以去除span-80；然后用溫水對(duì)去除乳化劑的乳膠粒子反復(fù)清洗，去除殘余的聚合物和未反應(yīng)的金屬離子。將處理后的含硫化鎘的聚丙烯酰胺乳膠粒子用于下一步的水熱晶化。

（3）硫化鎘納米線的形成：

將由步驟（2）制備的1克含硫化鎘的聚丙烯酰胺乳膠粒子加入100克50%濃度的乙醇溶液中，加入高壓釜中，燒結(jié)溫度70℃，時(shí)間為150小時(shí)。點(diǎn)狀硫化鎘在乳膠粒子中晶化成硫化鎘納米線。納米線長(zhǎng)度為100納米左右，寬度為8納米。圖1為實(shí)施例1乳膠粒子中晶化成硫化鎘納米線電子透射電鏡圖片。

實(shí)施例2

（1）納米硫化鎘粒子的制備：

室溫下，將10克硫酸鎘和20克丙烯酰胺加入100克去離子水中形成水相；將500克環(huán)己烷和6克span-80混合后形成油相。水相和油相混合后用磁力攪拌機(jī)攪拌15min預(yù)乳化，450w超聲細(xì)胞粉碎機(jī)90%功率超聲5min（冰水冷卻），得到穩(wěn)定的細(xì)乳液組分a。將20克硫化鈉溶解在20克去離子水中形成溶液，加入2克span-80和60克環(huán)己烷混合，按照一定的比例混合后用磁力攪拌機(jī)攪拌15min預(yù)乳化，450w超聲細(xì)胞粉碎機(jī)90%功率超聲15min（冰水冷卻），得到穩(wěn)定的細(xì)乳液組分b。取50克a組分和50克b組分迅速混合后，采用450w超聲細(xì)胞粉碎機(jī)90%功率超聲5min（冰水冷卻），得到穩(wěn)定的混合細(xì)乳液。將混合細(xì)乳液加入反應(yīng)器中，升溫至65℃加入引發(fā)劑aibn，反應(yīng)2小時(shí)，得到含有納米硫化鎘的細(xì)乳液膠體。經(jīng)由激光粒度儀分析其z均粒徑為250納米。

（2）乳膠粒子的表面交聯(lián)和后處理：

將2克30%濃度的過氧化氫溶液按照1克/小時(shí)速度緩慢滴加至步驟（1）得到的100克含有納米硫化鎘的細(xì)乳液膠體中，反應(yīng)液溫度維持在50℃；滴加完成后保溫1小時(shí)，形成表面交聯(lián)的乳膠粒子。

采用10000轉(zhuǎn)/分的高速離心機(jī)分離15分鐘后，取下層物質(zhì)進(jìn)行后處理。首先采用環(huán)己烷溶劑對(duì)下層物質(zhì)進(jìn)行洗滌，以去除span-80；然后用溫水對(duì)去除乳化劑的乳膠粒子反復(fù)清洗，去除殘余的聚合物和未反應(yīng)的金屬離子。將處理后的含硫化鎘的聚丙烯酰胺乳膠粒子用于下一步的水熱晶化。

（3）硫化鎘納米線的形成：

將由步驟（2）制備的10克含硫化鎘的聚丙烯酰胺乳膠粒子加入100克90%濃度的乙醇溶液中，加入高壓釜中，燒結(jié)溫度40℃，時(shí)間為150小時(shí)。點(diǎn)狀硫化鎘在乳膠粒子中晶化成硫化鎘納米線。納米線長(zhǎng)度約為100納米，寬度為8納米。單個(gè)乳膠粒子中納米線數(shù)量是例1的二倍以上。

實(shí)施例3

（1）納米硫化鎘粒子的制備：

室溫下，將7克硫酸鎘和20克丙烯酰胺加入100克去離子水中形成水相；將500克環(huán)己烷和6克span-80混合后形成油相。水相和油相混合后用磁力攪拌機(jī)攪拌15min預(yù)乳化，450w超聲細(xì)胞粉碎機(jī)90%功率超聲5min（冰水冷卻），得到穩(wěn)定的細(xì)乳液組分a。將15克硫化鈉溶解在20克去離子水中形成溶液，加入2克span-80和60克環(huán)己烷混合，按照一定的比例混合后用磁力攪拌機(jī)攪拌15min預(yù)乳化，450w超聲細(xì)胞粉碎機(jī)90%功率超聲15min（冰水冷卻），得到穩(wěn)定的細(xì)乳液組分b。取50克a組分和50克b組分迅速混合后，采用450w超聲細(xì)胞粉碎機(jī)90%功率超聲5min（冰水冷卻），得到穩(wěn)定的混合細(xì)乳液組分。將混合細(xì)乳液組分加入反應(yīng)器中，升溫至65℃加入引發(fā)劑aibn，反應(yīng)2小時(shí)，得到含有納米硫化鎘的細(xì)乳液膠體。經(jīng)由激光粒度儀分析其z均粒徑為220納米。

（2）乳膠粒子的表面交聯(lián)和后處理：

將2克15%濃度的過氧化氫溶液按照1克/小時(shí)速度緩慢滴加至步驟（1）得到的100克含有納米硫化鎘的細(xì)乳液膠體中，反應(yīng)液溫度維持在50℃；滴加完成后保溫1小時(shí)，形成表面交聯(lián)的乳膠粒子。

采用10000轉(zhuǎn)/分的高速離心機(jī)分離15分鐘后，取下層物質(zhì)進(jìn)行后處理。首先采用環(huán)己烷溶劑對(duì)下層物質(zhì)進(jìn)行洗滌，以去除span-80；然后用溫水對(duì)去除乳化劑的乳膠粒子反復(fù)清洗，去除殘余的聚合物和未反應(yīng)的金屬離子。將處理后的含硫化鎘的聚丙烯酰胺乳膠粒子用于下一步的水熱晶化。

（3）硫化鎘納米線的形成：

將由步驟（2）制備的5克含硫化鎘的聚丙烯酰胺乳膠粒子加入100克70%濃度的乙醇溶液中，加入高壓釜中，燒結(jié)溫度60℃，時(shí)間為48小時(shí)。點(diǎn)狀硫化鎘在乳膠粒子中晶化成硫化鎘納米線。納米線長(zhǎng)度為100納米以上，寬度為8納米，并且存在未完全晶化的硫化鎘納米點(diǎn)。

上述對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明做出的修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。