一種超臨界二氧化碳制備硫化鎘納米顆粒的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超臨界二氧化碳制備硫化鎘納米顆粒的方法，是在水溶液中，以乙酸鎘、硫化鈉、還原性谷胱甘肽為原料，在超臨界二氧化碳條件下合成了硫化鎘納米顆粒，反應(yīng)溫度為45-75℃、壓力為100-150bar、反應(yīng)時間90-150min。還原性谷胱甘肽不僅作為模板而且可以封閉硫化鎘納米顆粒的橫向生長，該工藝簡單，成本低廉，環(huán)境友好，所得產(chǎn)物粒徑均勻，結(jié)晶性好，穩(wěn)定性高，在光催化制氫，光催化分解有機物等領(lǐng)域具有廣泛重要的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種超臨界二氧化碳制備硫化鎘納米顆粒的方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明涉及的是一種超臨界二氧化碳制備硫化鎘納米顆粒的方法，屬于納米材料 制備領(lǐng)域。 【背景技術(shù)】
[0002] II - VI族半導(dǎo)體化合物因其優(yōu)越的物理化學(xué)特性，被廣泛應(yīng)用于激光，紅外探測， 光敏傳感器及光催化等領(lǐng)域，受到科學(xué)家的廣泛研究。目前制備II -VI族納米晶的方法包 括化學(xué)法、物理法和物理化學(xué)法。其中化學(xué)方法主要有水解法、水熱法/溶劑熱法、溶膠凝 膠法、微乳液法、化學(xué)氣相沉積法、模板法、電化學(xué)沉積法等。物理法主要有蒸鍍法、機械研 磨法、磁控濺射法、分子束外延法等。這些方法各自都有一定的局限性，譬如受環(huán)境影響比 較大，反應(yīng)體系有毒性，需要價格昂貴的試劑，反應(yīng)步驟復(fù)雜等，使得II - VI族納米材料應(yīng) 用前景受到限制。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種超臨界二氧化碳制備硫化鎘納米顆粒的方 法，工藝簡單，獲得的硫化鎘納米顆粒產(chǎn)物粒徑均勻，結(jié)晶性好，穩(wěn)定性高，光學(xué)性質(zhì)優(yōu)越， 在光催化制氫，光催化分解有機物等領(lǐng)域具有廣泛重要的應(yīng)用前景。
[0004] 技術(shù)方案：一種超臨界二氧化碳制備硫化鎘納米顆粒的方法，過程如下： (1) 稱取乙酸鎘，硫化鈉，還原性谷胱甘肽溶解在水中，獲得混合物溶液，備用； 乙酸鎘：硫化鈉：還原性谷胱甘肽=〇. 5: (1. 2-1. 5) : (1. 5X 10_2-3. 0X 10_2)，水的量為 30-40ml ； (2) 將混合物溶液放入到超臨界裝置的高壓反應(yīng)釜中，待高壓反應(yīng)釜的溫度達到 45-75°C時，將0)2泵入高壓反應(yīng)釜，待高壓反應(yīng)釜壓力達到100-150bar時，體系達到超臨 界狀態(tài)，維持90-150min ; (3) 反應(yīng)結(jié)束后，放出高壓反應(yīng)釜內(nèi)的C02，冷取至室溫，離心，洗滌，干燥得到CdS納米 顆粒，離心速度為8000-10000r/min，干燥溫度為60-80°C，時間為4-6h。
[0005] CdS納米顆粒為黃色，粒徑均勻（5-10nm)，結(jié)晶性好，放置3個月沒有分解穩(wěn)定性 高，光學(xué)性質(zhì)優(yōu)越，可用于光催化分解有機物。
[0006] 本發(fā)明的原理說明如下：乙酸鎘和硫化鈉溶于水中，而且乙酸鎘和硫化鈉的溶解 度適中，溶解的鎘離子及硫離子吸附在還原性谷胱甘肽上，在超臨界條件下鎘離子和硫離 子緩慢結(jié)合生成硫化鎘納米顆粒，還原性谷胱甘肽不僅作為模板而且可以封閉硫化鎘納米 顆粒的橫向生長。
[0007] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點：（1)產(chǎn)物粒徑均勻，結(jié)晶性好，穩(wěn)定性高；（2)工藝簡單，而 且成本低廉，環(huán)境友好；（3)該方法制備的硫化鎘納米顆粒光學(xué)性質(zhì)優(yōu)越，在光催化制氫， 光催化分解有機物等領(lǐng)域具有廣泛重要的應(yīng)用前景。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0008] 圖1是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖；其中：二氧化碳存儲罐-1，泵-2,控制系統(tǒng)-3,力口 熱線圈-4,高壓反應(yīng)釜-5。
[0009] 圖2硫化鎘納米顆粒的掃描電鏡圖，所得硫化鎘納米顆粒粒徑較小，且分布均勻。 [〇〇1〇] 圖3硫化鎘納米顆粒的透射電鏡圖：a為低倍下的透射電鏡圖，b為高分辨透射電 鏡圖，從透射電鏡中可知納米顆粒大約5?10nm，從高分辨透射電鏡中可以看到納米粒子 的晶格，說明產(chǎn)物的結(jié)晶度好。
[0011] 圖4硫化鎘納米顆粒的X射線粉末衍射圖，曲線中出現(xiàn)了硫化鎘的主要衍射峰，說 明所得產(chǎn)物為六方晶系。
[0012] 圖5硫化鎘納米顆粒的紫外-可見吸收光譜圖，吸收峰大約在483nm附近，公知硫 化鎘塊體材料的吸收峰大約在512nm，因此，相對于硫化鎘塊體材料有明顯的藍移。
[0013] 圖6硫化鎘納米顆粒的光電流曲線；所用的溶液為0. 5 mol ?I/1 NaS04，按照公式： E=l. 23-0. 05917XpH(Na2S04, 6 . 8)-0. 19 70Ag/AgC1，可以知道硫化鎘在 0. 63V 時的光電流是暗 電流的3. 2倍，說明硫化鎘納米顆?？梢杂糜诠獯呋茪?。 【具體實施方式】
[0014] 實施例1 圖1是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，二氧化碳存儲罐1經(jīng)泵2之后連接至高壓 反應(yīng)釜5,且在泵與高壓反應(yīng)釜5之間設(shè)置控制系統(tǒng)3,便于控制泵入C02的時機和用量，高 壓反應(yīng)釜5外側(cè)設(shè)置加熱線圈4。
[0015] 一種超臨界二氧化碳制備硫化鎘納米顆粒的方法，步驟如下： (1) 稱取0. 5mmol乙酸鎘，1. 5mmol硫化鈉，0. 0046g還原性谷胱甘肽溶解在30ml的水 中，得到混合物溶液，備用； (2) 將混合物溶液加入超臨界裝置的高壓反應(yīng)釜中，待高壓反應(yīng)釜的溫度達到75°C時， 將二氧化碳存儲罐1內(nèi)的C02經(jīng)泵2輸入高壓反應(yīng)釜5內(nèi)，待高壓反應(yīng)釜壓力達到125bar， 體系達到超臨界狀態(tài)，維持反應(yīng)90min ; (3) 反應(yīng)結(jié)束后，釋放高壓反應(yīng)釜內(nèi)的C02，冷卻至室溫，離心8000轉(zhuǎn)/分，用去離子水 洗滌，60°C干燥4h后得到黃色CdS納米顆粒，粒徑為5?10nm，粒徑均勻，結(jié)晶性好，放置 3個月沒有分解，穩(wěn)定性高，光學(xué)性質(zhì)優(yōu)越，通過紫外吸收光譜分析可知，相對于硫化鎘塊體 材料有明顯的藍移，可以應(yīng)用于在光催化制氫。
[0016] 實施例2至4所采用原料以及所的CdS納米顆粒的性能考核見表1 : 表1
【權(quán)利要求】
1. 一種超臨界二氧化碳制備硫化鎘納米顆粒的方法，其特征在于，過程如下： (1) 稱取乙酸鎘，硫化鈉，還原性谷胱甘肽溶解在水中，獲得混合物溶液，備用； (2) 將混合物溶液放入到超臨界裝置的高壓反應(yīng)釜中，待高壓反應(yīng)釜的溫度達到 45-75°C時，將0)2泵入高壓反應(yīng)釜，待高壓反應(yīng)釜壓力達到100-150bar時，體系達到超臨 界狀態(tài)，維持90-150min ; (3) 反應(yīng)結(jié)束后，放出高壓反應(yīng)釜內(nèi)的C02，冷取至室溫，離心，洗滌，干燥得到黃色CdS 納米顆粒，粒徑5-10nm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界二氧化碳制備硫化鎘納米顆粒的方法，其特征在于： 步驟（1)中，乙酸鎘：硫化鈉：還原性谷胱甘肽=0.5: (1.2-1.5) : (1·5Χ1(Γ2-3·0Χ1(Γ2)， 水的用量為30-40ml。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的超臨界二氧化碳制備硫化鎘納米顆粒的方法，其特征在于： 步驟（3)的離心速度為8000-10000r/min，干燥溫度為60-80°C，時間為4-6h。
4. 權(quán)利要求1所得硫化鎘納米顆粒在光催化制氫、光催化分解有機物的應(yīng)用。
【文檔編號】C01G11/02GK104045106SQ201410220461
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】晏善成, 帥振華, 楊帆, 胡棟, 徐欣, 王俊, 吳建盛 申請人:南京郵電大學(xué)