本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，具體地，涉及一種硫化鎘納米粉末及其制備方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體粒子由于存在著顯著的量子尺寸效應(yīng)，因此它們的光物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)迅速成為目前最活躍的研究領(lǐng)域之一，其中納米半導(dǎo)體粒子所具有的超快速的光學(xué)非線性響應(yīng)及(室溫)光致發(fā)光等特性倍受世人關(guān)注。通常當(dāng)半導(dǎo)體粒子尺寸效應(yīng)與其激子玻爾半徑相近時(shí)，隨著粒子尺寸的減小，半導(dǎo)體粒子的有效帶隙增加，其相應(yīng)的吸收光譜和熒光光譜發(fā)生藍(lán)移，從而在能帶中形成一系列分立的能級(jí)。同時(shí)納米半導(dǎo)體粒子還具有光電轉(zhuǎn)換特性和電學(xué)特性。

二十一世紀(jì)特別引人注目的將是納米半導(dǎo)體展現(xiàn)出的廣闊的應(yīng)用前景。雖然由于成本太高，目前已經(jīng)商業(yè)化的光伏電池難以大規(guī)模推廣應(yīng)用，但是自從gratzel首次報(bào)道經(jīng)染料敏化的納米晶光伏電池優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換特性以來，各國科學(xué)家都被此吸引，圍繞納米晶光伏電池的研究越來越熱。這是由于納米晶光伏電池的制備較為簡單，且具有較高的光電轉(zhuǎn)換效率。納米半導(dǎo)體粒子的高比表面高活性、特殊的特性使之成為應(yīng)用于傳感器方面最有前途的材料。它對(duì)溫度、光、濕度等環(huán)境因素是相當(dāng)敏感的。外界環(huán)境的改變會(huì)迅速引起表面或界面離子價(jià)態(tài)電子輸運(yùn)的變化，利用其電阻的顯著變化可做成傳感器，其特點(diǎn)是響應(yīng)速度快、靈敏度高、選擇性優(yōu)良。cds是ⅱ-ⅵ族化合物半導(dǎo)體研究得較多的材料，廣泛應(yīng)用于太陽能電池、光電子和光致發(fā)光裝置。

近年來，cds半導(dǎo)體納米粒子由于本身具有優(yōu)良的性能而成為研究的熱點(diǎn)。它的制備及性能研究引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛興趣，目前制備cds主要有以下方法：1.元素直接反應(yīng)法：利用元素直接反應(yīng)制備二元金屬化合物，通常采用高溫氣相/固相反應(yīng)方式，如采用化學(xué)氣相沉積法(cvd)法，但是該方法得到的產(chǎn)物粒徑較大，同時(shí)制備過程中產(chǎn)生的硫蒸氣使產(chǎn)物難以保持其化學(xué)計(jì)量比。2.微乳液法：采用該方法能對(duì)粉末結(jié)構(gòu)形貌實(shí)現(xiàn)有效控制，但是由于形成w/o微乳液要使用大量的表面活性劑，成本太高，微乳液中加溶水量太少，故產(chǎn)量很低，從而限制了其工業(yè)應(yīng)用。3.水熱法：水熱體系是一種非受限體系，研究者利用水熱技術(shù)在相當(dāng)?shù)偷臏囟?、密閉高壓環(huán)境中制備出球狀立方β-cds納米微粒。4.熱解反應(yīng)：利用含有m-s鍵的前驅(qū)體化合物在較高溫度的分解，合成金屬硫化物反應(yīng)。上述的這些制備方法往往存在步驟復(fù)雜、造價(jià)過高、或者對(duì)環(huán)境可能造成的各種污染等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種硫化鎘納米粉末及其制備方法，解決了現(xiàn)有的硫化鎘納米粉的制備方法存在步驟復(fù)雜、造價(jià)過高、或者對(duì)環(huán)境可能造成的各種污染的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種硫化鎘納米粉末的制備方法，所述制備方法包括：

(1)將鎘鹽、二乙基二硫代氨基甲酸鈉和水混合，陳化后得到前驅(qū)體；

(2)將前驅(qū)體進(jìn)行灼燒得到硫化鎘納米粉末。

本發(fā)明還提供了一種硫化鎘納米粉末，所述硫化鎘納米粉末由上述的制備方法制得。

根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供了一種硫化鎘納米粉末及其制備方法，所述制備方法包括：將鎘鹽、二乙基二硫代氨基甲酸鈉和水混合，陳化后得到前驅(qū)體；將前驅(qū)體進(jìn)行灼燒得到硫化鎘納米粉末。該方法利用單分子前驅(qū)體固相合成，相比較其他一些液相合成方法，其使用原材料更為便宜，且無毒無污染，生產(chǎn)工藝簡單，本方法溫度控制在300℃以下，不但降低了能耗，而且所得產(chǎn)物具有純相的纖鋅礦型結(jié)構(gòu)(六方相)、粒徑較均一。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

附圖是用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是實(shí)施例1所得產(chǎn)物的粉末x射線衍射圖；

圖2是實(shí)施例1所得產(chǎn)物的熒光光譜圖；

圖3是實(shí)施例2所得產(chǎn)物的粉末x射線衍射圖；

圖4是實(shí)施例2所得產(chǎn)物的透射電鏡圖；

圖5是實(shí)施例2所得產(chǎn)物的熒光光譜圖；

圖6是實(shí)施例3所得產(chǎn)物的粉末x射線衍射圖；

圖7是實(shí)施例3所得產(chǎn)物的透射電鏡圖；

圖8是實(shí)施例3所得產(chǎn)物的熒光光譜圖。

具體實(shí)施方式

以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

在本文中所披露的范圍的端點(diǎn)和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應(yīng)當(dāng)理解為包含接近這些范圍或值的值。對(duì)于數(shù)值范圍來說，各個(gè)范圍的端點(diǎn)值之間、各個(gè)范圍的端點(diǎn)值和單獨(dú)的點(diǎn)值之間，以及單獨(dú)的點(diǎn)值之間可以彼此組合而得到一個(gè)或多個(gè)新的數(shù)值范圍，這些數(shù)值范圍應(yīng)被視為在本文中具體公開。

本發(fā)明提供了一種硫化鎘納米粉末的制備方法，所述制備方法包括：

(1)將鎘鹽、二乙基二硫代氨基甲酸鈉和水混合，陳化后得到前驅(qū)體；

(2)將前驅(qū)體進(jìn)行灼燒得到硫化鎘納米粉末。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，為了更好的制得具有純相的纖鋅礦型結(jié)構(gòu)的硫化鎘納米粉末，相對(duì)于0.01/3mol的鎘鹽，所述二乙基二硫代氨基甲酸鈉的用量為0.01-0.03mol，所述水的用量為180-220ml。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，為了更好的制得具有純相的纖鋅礦型結(jié)構(gòu)的硫化鎘納米粉末，所述鎘鹽選自硫酸鎘、硝酸鎘和氯化鎘中的一種或多種。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，為了更好的制得具有純相的纖鋅礦型結(jié)構(gòu)的硫化鎘納米粉末，在步驟(2)中，灼燒的條件至少包括：灼燒的溫度為250-280℃，灼燒的時(shí)間為5-12h。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，為了更好的制得具有純相的纖鋅礦型結(jié)構(gòu)的硫化鎘納米粉末，在步驟(1)中，陳化的時(shí)間為10-14h。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，為了更好的制得具有純相的纖鋅礦型結(jié)構(gòu)的硫化鎘納米粉末，在步驟(2)中，所述制備方法還包括：將陳化后的前驅(qū)體進(jìn)行抽濾，將濾渣用去離子水洗滌2-3次后，置于75-85℃環(huán)境中干燥1.5-2.5h。

本發(fā)明還提供了一種硫化鎘納米粉末，所述硫化鎘納米粉末由上述的制備方法制得。

以下將通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

將0.01/3mol硫酸鎘(3cdso4·8h2o)、0.02mol二乙基二硫代氨基甲酸鈉和180ml水混合，陳化(陳化的時(shí)間為10h)后得到前驅(qū)體；將前驅(qū)體進(jìn)行抽濾，將濾渣用去離子水洗滌2次后，置于75℃環(huán)境中干燥1.5h，之后將處理后的將前驅(qū)體進(jìn)行灼燒(灼燒的溫度為250℃，灼燒的時(shí)間為5h)得到硫化鎘納米粉末。

實(shí)施例2

將0.01/3mol硫酸鎘(3cdso4·8h2o)、二乙基二硫代氨基甲酸鈉和水混合，陳化(陳化的時(shí)間為14h)后得到前驅(qū)體；將前驅(qū)體進(jìn)行抽濾，將濾渣用去離子水洗滌3次后，置于85℃環(huán)境中干燥2.5h，之后將處理后的將前驅(qū)體進(jìn)行灼燒(灼燒的溫度為280℃，灼燒的時(shí)間為12h)得到硫化鎘納米粉末。

實(shí)施例3

將0.01/3mol硫酸鎘(3cdso4·8h2o)、二乙基二硫代氨基甲酸鈉和水混合，陳化(陳化的時(shí)間為12h)后得到前驅(qū)體；將前驅(qū)體進(jìn)行抽濾，將濾渣用去離子水洗滌3次后，置于80℃環(huán)境中干燥2h，之后將處理后的將前驅(qū)體進(jìn)行灼燒(灼燒的溫度為265℃，灼燒的時(shí)間為8h)得到硫化鎘納米粉末。

采用日本rigakud/max-3cx射線粉末衍射儀(cukα輻射，)測(cè)定硫化鎘納米粉末的結(jié)構(gòu)；采用荷蘭philips公司tecnai12型透射電子顯微鏡(tem，120kv)對(duì)硫化鎘納米粉末的形貌與尺寸進(jìn)行觀察測(cè)試；采用日本hitachif-4500熒光光譜儀對(duì)硫化鎘納米粉末的發(fā)光性質(zhì)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見圖1-圖8。

圖1：本發(fā)明實(shí)施例1所得產(chǎn)物的粉末x射線衍射圖。其所有x-射線衍射峰從左到右分別對(duì)應(yīng)于六方相cds的(100)、(002)、(101)、(102)、(110)、(103)、(112)晶面，無前驅(qū)體的x衍射峰出現(xiàn)，說明實(shí)施例1所得的產(chǎn)品為純六方相的cds。

圖2：本發(fā)明實(shí)施例1所得產(chǎn)物的熒光光譜圖。采用的激發(fā)波長為350nm,發(fā)射峰在396nm處。

圖3：本發(fā)明實(shí)施例2所得產(chǎn)物的粉末x射線衍射圖。其所有x-射線衍射峰從左到右分別對(duì)應(yīng)于六方相cds的(100)、(002)、(101)、(102)、(110)、(103)、(112)晶面，無前驅(qū)體的x衍射峰出現(xiàn)，說明實(shí)施例1所得的產(chǎn)品為純六方相的cds。

圖4：本發(fā)明實(shí)施例2所得產(chǎn)物的透射電鏡圖。從該圖可知產(chǎn)物cds粉末為不規(guī)則的顆粒，粒徑為20-40nm.

圖5：本發(fā)明實(shí)施例2所得產(chǎn)物的熒光光譜圖。采用的激發(fā)波長為350nm,發(fā)射峰在382nm處。

圖6：本發(fā)明實(shí)施例3所得產(chǎn)物的粉末x射線衍射圖。其所有x-射線衍射峰從左到右分別對(duì)應(yīng)于六方相cds的(100)、(002)、(101)、(102)、(110)、(103)、(112)晶面，無前驅(qū)體的x衍射峰出現(xiàn)，說明實(shí)施例1所得的產(chǎn)品為純六方相的cds。

圖7：本發(fā)明實(shí)施例3所得產(chǎn)物的透射電鏡圖。從該圖可知產(chǎn)物cds粉末為不規(guī)則的顆粒，比較容易團(tuán)聚，粒徑為20-40nm。

圖8：本發(fā)明實(shí)施例3所得產(chǎn)物的熒光光譜圖。采用的激發(fā)波長為350nm，發(fā)射峰在400nm處。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。