暴露高能(001)晶面六方相CdS納米片的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種暴露高能(001)晶面六方相CdS納米片的制備方法，采用簡(jiǎn)單的回流法，制備成暴露高能(001)晶面小尺寸六方相CdS超薄納米片，CdS納米片對(duì)角線尺寸為5～50nm、厚度為0.59～10nm。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單，成本低，重復(fù)性好，所制備的暴露高能(001)晶面六方相CdS納米片有望在光催化、太陽(yáng)能電池、超離子導(dǎo)體、鋰離子電池和超級(jí)電容器等應(yīng)用中體現(xiàn)增強(qiáng)的光電性能。
【專利說(shuō)明】暴露高能（001)晶面六方相CdS納米片的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于低維結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體光電子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種暴露高能（〇〇1) 晶面六方相CdS納米片的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，半導(dǎo)體納米材料的物理化學(xué)性能強(qiáng)烈依賴于其尺寸和形貌。特別是最 近人們發(fā)現(xiàn)暴露高能晶面能夠有效提高材料的催化和傳感性能，因此，暴露高能活性面半 導(dǎo)體納米材料的制備具有非常重要的科學(xué)意義和巨大的應(yīng)用價(jià)值。然而，晶體生長(zhǎng)過(guò)程中 高能晶面生長(zhǎng)速度較快，不易暴露出來(lái)，通常暴露的晶面是低活性的低表面能的晶面。因 此，暴露高活性晶面半導(dǎo)體材料的制備仍然是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。
[0003] CdS為II-VI族直接帶隙半導(dǎo)體材料，具有立方閃鋅礦和六方纖鋅礦兩種晶體 結(jié)構(gòu)。由于其獨(dú)特的光學(xué)、電學(xué)及催化特性，使得CdS在太陽(yáng)能電池、納米發(fā)電機(jī)、發(fā)光二 極管、激光器以及催化等領(lǐng)域具有廣泛的潛在應(yīng)用價(jià)值。我們知道六方相CdS(OOl)晶 面是高能晶面，其表面能比低能晶面的高[J. Am. Chem.Soc. 2013, 135, 10411-10417]。到 目前為止，人們已經(jīng)采用水熱法合成出暴露（001)晶面的CdS納米樹葉結(jié)構(gòu)[J.Mater. Chem.，2012, 22, 23815-23820]和厚度約 0· 06 ?0· 07 μ m 的片組成的花狀結(jié)構(gòu)[Materials Research Bulletin, 2012, 47, 3070-3077]，發(fā)現(xiàn)它們具有增強(qiáng)的光催化分解水制氫以及有 機(jī)染料降解的性能。但上述由片組成的花狀結(jié)構(gòu)厚度較厚，約〇. 06?0. 07 μ m，暴露的高能 (001)面比例較小，影響其催化性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種用簡(jiǎn)單的回流法制備暴露高能（001) 晶面小尺寸的六方相CdS納米片的方法。
[0005] 解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：將CdCl2 · 2. 5H20、十二硫醇加入油 胺中，攪拌，在惰性氣氛下升溫至220?350°C，恒溫?cái)嚢杌亓??10小時(shí)，或者先將 CdCl 2 · 2. 5H20加入油胺中，攪拌，在惰性氣氛下升溫至220?350°C，再加入十二硫醇，恒 溫?cái)嚢杌亓??10小時(shí)，所述的CdCl 2 · 2. 5H20與十二硫醇的摩爾比為1:5?200,油胺與 十二硫醇的體積比為1?10:1，制備成暴露高能（001)晶面六方相CdS納米片。
[0006] 本發(fā)明優(yōu)選CdCl2 · 2. 5H20與十二硫醇的摩爾比為1:80?105,油胺與十二硫醇 的體積比為5?9:1。
[0007] 本發(fā)明優(yōu)選在惰性氣氛下250?300°C攪拌回流2?5小時(shí)，最佳在惰性氣氛下 270°C攪拌回流3小時(shí)。
[0008] 本發(fā)明采用簡(jiǎn)單的回流法制備成CdS納米片，其具有六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，暴露高能 (001)晶面，CdS納米片的對(duì)角線尺寸為5?50nm、厚度為0· 59?10nm。本發(fā)明操作簡(jiǎn)單、 成本低、重復(fù)性好，所制備的暴露高能（001)晶面的六方相CdS納米片有望在光催化、太陽(yáng) 能電池、超離子導(dǎo)體、鋰離子電池和超級(jí)電容器等應(yīng)用中體現(xiàn)增強(qiáng)的光電性能。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1是實(shí)施例1制備的CdS納米片的X射線衍射圖。
[0010] 圖2是實(shí)施例1制備的CdS納米片的透射電鏡圖。
[0011] 圖3是圖2的局部高分辯透射電子顯微鏡照片。
[0012] 圖4是圖3的局部高分辯透射電子顯微鏡照片。
[0013] 圖5是實(shí)施例1制備的CdS納米片的快速傅里葉變換圖。
[0014] 圖6是實(shí)施例1制備的CdS納米片的原子力顯微鏡圖。
[0015] 圖7是圖6中AB直線范圍內(nèi)樣品的厚度曲線。
[0016] 圖8是實(shí)施例2制備的CdS納米片的透射電鏡圖。
[0017] 圖9是實(shí)施例3制備的CdS納米片的透射電鏡圖。
[0018] 圖10是實(shí)施例4制備的CdS納米片的透射電鏡圖。
[0019] 圖11是實(shí)施例5制備的CdS納米片的透射電鏡圖。
[0020] 圖12是實(shí)施例6制備的CdS納米片的透射電鏡圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不僅限于 這些實(shí)施例。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] 室溫下，將0· 0091g(0. 04mmol)CdCl2 ·2· 5H20、lmL(4. 2mmol)十二硫醇、9mL油胺加 入50mL圓底燒瓶中，CdCl2 · 2. 5H20與十二硫醇的摩爾比為1:105,油胺與十二硫醇的體積 比為9:1，將圓底燒瓶置于沙浴中，在氬氣氣氛保護(hù)下升溫至270°C，恒溫?cái)嚢杌亓?小時(shí)， 自然冷卻至室溫，離心，將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇洗滌3次，室溫干燥，制備成暴露高能（001)晶面 六方相CdS納米片。
[0024] 由圖1?7可見，所制備的單個(gè)CdS納米片為單晶片，具有六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)，并且 暴露高能（001)晶面，CdS納米片對(duì)角線尺寸為13nm、厚度約0· 59nm。
[0025] 實(shí)施例2
[0026] 室溫下，將0· 0114g(0. 05mmol)CdCl2 ·2· 5H20、lmL(4. 2mmol)十二硫醇、5mL油胺加 入50mL圓底燒瓶中，CdCl2 ·2. 5H20與十二硫醇的摩爾比為1:84,油胺與十二硫醇的體積比 為5:1，將圓底燒瓶置于沙浴中，攪拌，在氬氣氣氛保護(hù)下升溫至300°C，恒溫?cái)嚢杌亓?小 時(shí)，自然冷卻至室溫，離心，將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇洗滌3次，室溫干燥，制備成暴露高能（001) 晶面六方相CdS納米片。由圖8可見，所制備的CdS納米片對(duì)角線平均尺寸約為40?50nm、 厚度約8nm。
[0027] 實(shí)施例3
[0028] 室溫下，將0· 1911g(0. 84mmol)CdCl2 ·2· 5H20、lmL(4. 2mmol)十二硫醇、lmL油胺加 入50mL圓底燒瓶中，CdCl2 · 2. 5H20與十二硫醇的摩爾比為1:5,油胺與十二硫醇的體積比 為1:1，將圓底燒瓶置于沙浴中，攪拌，在氬氣氣氛保護(hù)下升溫至220°C，恒溫?cái)嚢杌亓?0小 時(shí)，自然冷卻至室溫，離心，將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇洗滌3次，室溫干燥，制備成暴露高能（001) 晶面六方相CdS納米片。由圖9可見，所制備的CdS納米片對(duì)角線平均尺寸約為30?40nm、 厚度約7. 6nm。
[0029] 實(shí)施例4
[0030] 室溫下，將 0· 0114g(0. 05mmol)CdCl2 · 2. 5H20、lmL 油胺加入 50mL 圓底燒瓶中，將 圓底燒瓶置于沙浴中，攪拌，在氬氣氣氛保護(hù)下升溫至270°C，然后加入lmL(4. 2mmol)十二 硫醇，CdCl2 · 2. 5H20與十二硫醇的摩爾比為1:84,油胺與十二硫醇的體積比為1:1，恒溫?cái)?拌回流3小時(shí)，自然冷卻至室溫，離心，將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇洗滌3次，室溫干燥，制備成暴露 高能（001)晶面六方相CdS納米片。由圖10可見，所制備的CdS納米片對(duì)角線尺寸約為 8nm、厚度約 1. 6nm。
[0031] 實(shí)施例5
[0032] 室溫下，將 0. 0114g(0. 05mmol)CdCl2 · 2. 5H20、lmL 油胺加入 50mL 圓底燒瓶中，將 圓底燒瓶置于沙浴中，攪拌，在氬氣氣氛保護(hù)下升溫至250°C，然后加入lmL(4. 2mmol)十二 硫醇，CdCl2 · 2. 5H20與十二硫醇的摩爾比為1:84,油胺與十二硫醇的體積比為1:1，恒溫?cái)?拌回流3小時(shí)，自然冷卻至室溫，離心，將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇洗滌3次，室溫干燥，得到暴露高 能（001)晶面六方相CdS納米片。由圖11可見，所制備的CdS納米片對(duì)角線平均尺寸為 8?12nm、厚度約2nm。
[0033] 實(shí)施例6
[0034] 室溫下，將 0. 0114g(0. 05mmol)CdCl2 · 2. 5H20、lmL 油胺加入 50mL 圓底燒瓶中，將 圓底燒瓶置于沙浴中，攪拌，在氬氣氣氛保護(hù)下升溫至250°C，然后加入lmL(4. 2mmol)十二 硫醇，CdCl2 · 2. 5H20與十二硫醇的摩爾比為1:84,油胺與十二硫醇的體積比為1:1，恒溫?cái)?拌回流3小時(shí)，自然冷卻至室溫，離心，將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇洗滌3次，室溫干燥，得到暴露高 能（001)晶面六方相CdS納米片。由圖12可見，所制備的CdS納米片對(duì)角線平均尺寸為 7. 4 ?17. 6nm、厚度約 1. 7nm。
[0035] 實(shí)施例7
[0036] 室溫下，將 0· 0048g(0. 021mmol)CdCl2 · 2. 5H20、lmL(4. 2mmol)十二硫醇、10mL 油 胺加入50mL圓底燒瓶中，CdCl2 · 2. 5H20與十二硫醇的摩爾比為1:200,油胺與十二硫醇的 體積比為1:10,將圓底燒瓶置于沙浴中，攪拌，在氬氣氣氛保護(hù)下升溫至350°C，恒溫?cái)嚢?回流2小時(shí)，自然冷卻至室溫，離心，將產(chǎn)物用無(wú)水乙醇洗滌3次，室溫干燥，制備成暴露高 能（001)晶面六方相CdS納米片。
【權(quán)利要求】
1. 一種暴露高能（001)晶面六方相CdS納米片的制備方法，其特征在于：將 CdCl 2 · 2. 5H20、十二硫醇加入油胺中，攪拌，在惰性氣氛下升溫至220?350°C，恒溫?cái)嚢杌?流1?10小時(shí)，所述的CdCl 2 · 2. 5H20與十二硫醇的摩爾比為1:5?200,油胺與十二硫醇 的體積比為1?10:1，制備成暴露高能（001)晶面六方相CdS納米片。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的暴露高能（001)晶面六方相CdS納米片的制備方法，其特征 在于：所述的CdCl2 · 2. 5H20與十二硫醇的摩爾比為1:80?105,油胺與十二硫醇的體積比 為5?9:1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的暴露高能（001)晶面六方相CdS納米片的制備方法，其 特征在于：在惰性氣氛下250?300°C攪拌回流2?5小時(shí)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的暴露高能（001)晶面六方相CdS納米片的制備方法，其 特征在于：在惰性氣氛下270°C攪拌回流3小時(shí)。
5. -種暴露高能（001)晶面六方相CdS納米片的制備方法，其特征在于：將 CdCl 2 · 2. 5H20加入油胺中，攪拌，在惰性氣氛下升溫至220?350°C，再加入十二硫醇，恒 溫?cái)嚢杌亓??10小時(shí)，所述的CdCl 2 · 2. 5H20與十二硫醇的摩爾比為1:5?200,油胺與 十二硫醇的體積比為1?10:1，制備成暴露高能（001)晶面六方相CdS納米片。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的暴露高能（001)晶面六方相CdS納米片的制備方法，其特征 在于：所述的CdCl2 · 2. 5H20與十二硫醇的摩爾比為1:80?105,油胺與十二硫醇的體積比 為5?9:1。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的暴露高能（001)晶面六方相CdS納米片的制備方法，其 特征在于：在惰性氣氛下250?300°C攪拌回流2?5小時(shí)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的暴露高能（001)晶面六方相CdS納米片的制備方法，其 特征在于：在惰性氣氛下270°C攪拌回流3小時(shí)。
【文檔編號(hào)】B82Y30/00GK104085915SQ201410282977
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】楊合情, 王姣, 金榮, 田志霞, 賈文靜, 馬斕 申請(qǐng)人:陜西師范大學(xué)