專利名稱：硫化鎘納米棒的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于模板法合成半導(dǎo)體納米棒的方法。
背景技術(shù)：
近年來的研究表明，納米材料具有不同于本體材料的性質(zhì)，而這些性質(zhì)又依賴于納米材料的尺寸和形貌。所以，不同形貌和尺寸的納米材料的合成成為目前研究的焦點(diǎn)。一維半導(dǎo)體納米材料由于在納米器件的研制中具有潛在的應(yīng)用前景而被受關(guān)注。作為重要的半導(dǎo)體材料，一維的CdS納米材料可在太陽能電池、非線性光學(xué)以及光電子器件等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。而以納米棒為基礎(chǔ)的不同形貌的納米材料在納米器件的研制及催化領(lǐng)域中可能具有不同的用途，所以越來越引起人們的重視。例如，A.P.Alivisatos的研究小組通過金屬有機(jī)化合物前驅(qū)體的熱分解合成了淚滴形、箭頭形和四臂棒形的CdSe納米晶(J.Am.Chem.Soc.2000，122，12700)；J.Cheon研究小組在單一表面活性劑存在下通過單一前驅(qū)體的熱分解分別獲得了多臂CdS(J.Am.Chem.Soc.2001，123，5150)和MnS(J.Am.Chem.Soc.2002，124，615)納米材料；最近，D.Zhao的研究小組通過溶劑熱方法也獲得了多臂的CdS納米棒(Adv.Mater.2002，14，1537)。而上述這些方法要么成本較高，要么安全性較差，均不利于工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境的保護(hù)。到目前為止，室溫下制備多臂CdS納米棒的方法卻很少見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種硫化鎘納米棒的合成方法。
本發(fā)明主要過程是先制備含氯化鎘的三甲基十六烷基溴化胺膠束水溶液和相同摩爾濃度含硫代乙酰胺的三甲基十六烷基溴化胺膠束水溶液作為兩個備用溶液，并將二者等體積連同微量環(huán)己烷在超聲作用下充分混合，然后在超聲作用下逐滴加入與反應(yīng)物同摩爾數(shù)的氫氧化鈉溶液，即可生成含單臂和多臂硫化鎘納米棒的黃色產(chǎn)物。本發(fā)明采用氯化鎘和硫代乙酰胺為原料，利用硫代乙酰胺在該體系環(huán)境內(nèi)不與氯化鎘反應(yīng)的特點(diǎn)，首先使其與氯化鎘在膠束溶液中充分混合，然后在逐滴加入與反應(yīng)物同摩爾數(shù)的氫氧化鈉溶液的條件下使硫代乙酰胺釋放出的硫離子與氯化鎘反應(yīng)成核并逐漸生長成棒。對CdS晶體來說，六方結(jié)構(gòu)的(001)面比其它面的生長速度快很多，大約快100倍，而且也較立方結(jié)構(gòu)的(111)面活潑得多；另外，在較低溫度下硫化鎘易于生成立方結(jié)構(gòu)的晶核，所以，在一定取向的棒狀膠束誘導(dǎo)下，一旦在立方結(jié)構(gòu)晶核的(111)面上生長了六方結(jié)構(gòu)的(001)面，CdS納米棒就會沿
方向迅速形成，從而形成了以立方結(jié)構(gòu)的晶核為中心的多臂納米棒。
本發(fā)明在室溫下通過改變環(huán)己烷的數(shù)量得到縱橫比不同的多臂硫化鎘納米棒。首先制備含0.06-1.0M三甲基十六烷基溴化胺的膠束水溶液，各取同摩爾濃度的20ml該溶液分別裝入A、B兩個容器，并在A、B兩容器分別加入0.114-0.32g氯化鎘和0.038-0.11g硫代乙酰胺，制得含0.025-0.07M氯化鎘的存儲溶液A和含0.025-0.07M硫代乙酰胺的存儲溶液B；將2ml存儲溶液A和與A同摩爾濃度的2ml存儲溶液B與0.2或0.3ml環(huán)己烷混合，并在超聲下震蕩10分鐘，然后在繼續(xù)的超聲作用下逐滴加入約1.25M的氫氧化鈉0.04-0.11ml(至少5分鐘)，加畢后繼續(xù)超聲作用10分鐘，得黃色膠體溶液，加入甲醇得黃色CdS納米棒沉淀。這種尺寸可控的合成方法有利于在未來的納米器件的研制中可根據(jù)需要選擇不同尺寸的CdS納米棒。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1首先制備含0.06M三甲基十六烷基溴化胺的膠束水溶液100ml，各取20ml該溶液分別裝入A、B兩個容器，并在A、B兩容器分別加入0.114g氯化鎘和0.038g硫代乙酰胺，制得含0.025M氯化鎘的存儲溶液A和含0.025M硫代乙酰胺的存儲溶液B。將2ml存儲溶液A和2ml存儲溶液B與0.2ml環(huán)己烷混合，并在超聲下震蕩10分鐘，然后在繼續(xù)的超聲作用下逐滴加入約1.25M的氫氧化鈉0.04ml，加畢后繼續(xù)超聲作用10分鐘，得黃色膠體溶液，加入甲醇得黃色沉淀。該沉淀為平均直徑約41nm、縱橫比約8的單臂和多臂CdS納米棒的混合物。該沉淀的甲苯溶液在紫外燈下發(fā)藍(lán)光。
實(shí)施例2首先制備含0.08M三甲基十六烷基溴化胺的膠束水溶液100ml，各取20ml該溶液分別裝入A、B兩個容器，并在A、B兩容器分別加入0.114g氯化鎘和0.038g硫代乙酰胺，制得含0.025M氯化鎘的存儲溶液A和含0.025M硫代乙酰胺的存儲溶液B。將2ml存儲溶液A和2ml存儲溶液B與0.2ml環(huán)己烷混合，并在超聲下震蕩10分鐘，然后在繼續(xù)的超聲作用下逐滴加入約1.25M的氫氧化鈉0.04ml(大約需要5分鐘)，加畢后繼續(xù)超聲作用10分鐘，得黃色膠體溶液，加入甲醇得黃色沉淀。該沉淀為平均直徑約45nm、縱橫比約7的單臂和多臂CdS納米棒的混合物。該沉淀的甲苯溶液在紫外燈下發(fā)藍(lán)光。
實(shí)施例3首先制備含0.08M三甲基十六烷基溴化胺的膠束水溶液100ml，各取20ml該溶液分別裝入A、B兩個容器，并在A、B兩容器分別加入0.114g氯化鎘和0.038g硫代乙酰胺，制得含0.025M氯化鎘的存儲溶液A和含0.025M硫代乙酰胺的存儲溶液B。將2ml存儲溶液A和2ml存儲溶液B與0.3ml環(huán)己烷混合，并在超聲下震蕩10分鐘，然后在繼續(xù)的超聲作用下逐滴加入約1.25M的氫氧化鈉0.04ml(大約需要5分鐘)，加畢后繼續(xù)超聲作用10分鐘，得黃色膠體溶液，加入甲醇得黃色沉淀。該沉淀為平均直徑約35nm、縱橫比約25的單臂和多臂CdS納米棒的混合物。該沉淀的甲苯溶液在紫外燈下發(fā)藍(lán)光。
實(shí)施例4首先制備含0.08M三甲基十六烷基溴化胺的膠束水溶液100ml，各取20ml該溶液分別裝入A、B兩個容器，并在A、B兩容器分別加入0.228g氯化鎘和0.075g硫代乙酰胺，制得含0.05M氯化鎘的存儲溶液A和含0.05M硫代乙酰胺的存儲溶液B。將2ml存儲溶液A和2ml存儲溶液B與0.3ml環(huán)己烷混合，并在超聲下震蕩10分鐘，然后在繼續(xù)的超聲作用下逐滴加入約1.25M的氫氧化鈉0.08ml(大約需要10分鐘)，加畢后繼續(xù)超聲作用10分鐘，得黃色膠體溶液，加入甲醇得黃色沉淀。該沉淀為平均直徑約33nm、縱橫比約27的單臂和多臂CdS納米棒的混合物。該沉淀的甲苯溶液在紫外燈下發(fā)藍(lán)光。
實(shí)施例5
首先制備含0.10M三甲基十六烷基溴化胺的膠束水溶液100ml，各取20ml該溶液分別裝入A、B兩個容器，并在A、B兩容器分別加入0.114g氯化鎘和0.038g硫代乙酰胺，制得含0.025M氯化鎘的存儲溶液A和含0.025M硫代乙酰胺的存儲溶液B。將2ml存儲溶液A和2ml存儲溶液B與0.2ml環(huán)己烷混合，并在超聲下震蕩10分鐘，然后在繼續(xù)的超聲作用下逐滴加入約1.25M的氫氧化鈉0.04ml(大約需要5分鐘)，加畢后繼續(xù)超聲作用10分鐘，得黃色膠體溶液，加入甲醇得黃色沉淀。該沉淀為平均直徑約40nm、縱橫比約7的單臂和多臂CdS納米棒的混合物。該沉淀的甲苯溶液在紫外燈下發(fā)藍(lán)光。
實(shí)施例6首先制備含0.10M三甲基十六烷基溴化胺的膠束水溶液100ml，各取20ml該溶液分別裝入A、B兩個容器，并在A、B兩容器分別加入0.32g氯化鎘和0.11g硫代乙酰胺，制得含0.07M氯化鎘的存儲溶液A和含0.07M硫代乙酰胺的存儲溶液B。將2ml存儲溶液A和2ml存儲溶液B與0.2ml環(huán)己烷混合，并在超聲下震蕩10分鐘，然后在繼續(xù)的超聲作用下逐滴加入約1.25M的氫氧化鈉0.11ml(大約需要20分鐘)，加畢后繼續(xù)超聲作用10分鐘，得黃色膠體溶液，加入甲醇得黃色沉淀。該沉淀為平均直徑約40nm、縱橫比約12的單臂和多臂CdS納米棒的混合物。該沉淀的甲苯溶液在紫外燈下發(fā)藍(lán)光。
實(shí)施例7首先制備含0.10M三甲基十六烷基溴化胺的膠束水溶液100ml，各取20ml該溶液分別裝入A、B兩個容器，并在A、B兩容器分別加入0.32g氯化鎘和0.11g硫代乙酰胺，制得含0.07M氯化鎘的存儲溶液A和含0.07M硫代乙酰胺的存儲溶液B。將2ml存儲溶液A和2ml存儲溶液B與0.3ml環(huán)己烷混合，并在超聲下震蕩10分鐘，然后在繼續(xù)的超聲作用下逐滴加入約1.25M的氫氧化鈉0.11ml(大約需要20分鐘)，加畢后繼續(xù)超聲作用10分鐘，得黃色膠體溶液，加入甲醇得黃色沉淀。該沉淀為平均直徑約42nm、縱橫比約40的單臂和多臂CdS納米棒的混合物。該沉淀的甲苯溶液在紫外燈下發(fā)藍(lán)光。
權(quán)利要求
1.一種硫化鎘納米棒的合成方法，首先制備含0.06-1.0M三甲基十六烷基溴化胺的膠束水溶液，各取同摩爾濃度的20ml該溶液分別裝入A、B兩個容器，并在A、B兩容器分別加入0.114-0.32g氯化鎘和0.038-0.11g硫代乙酰胺，制得含0.025-0.07M氯化鎘的存儲溶液A和含0.025-0.07M硫代乙酰胺的存儲溶液B；將2ml存儲溶液A和與A同摩爾濃度的2ml存儲溶液B與0.2或0.3ml環(huán)己烷混合，并在超聲下震蕩10分鐘，然后在繼續(xù)的超聲作用下逐滴加入約1.25M的氫氧化鈉0.04-0.11ml，加畢后繼續(xù)超聲作用10分鐘，得黃色膠體溶液，加入甲醇得黃色CdS納米棒沉淀。
全文摘要
本發(fā)明屬于模板法合成半導(dǎo)體納米棒的方法。本發(fā)明以三甲基十六烷基溴化胺的膠束水溶液為模板，采用氯化鎘和硫代乙酰胺為原料，利用硫代乙酰胺在該體系環(huán)境內(nèi)不與氯化鎘反應(yīng)的特點(diǎn)，首先使其與氯化鎘在膠束溶液中充分混合，然后在逐滴加入與反應(yīng)物同摩爾數(shù)的氫氧化鈉溶液的條件下使硫代乙酰胺釋放出的硫離子與氯化鎘反應(yīng)成核并逐漸生長成棒。這些納米棒可在紫外燈下發(fā)藍(lán)光。
文檔編號C01B11/00GK1556028SQ200410010619
公開日2004年12月22日 申請日期2004年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月9日
發(fā)明者王強(qiáng), 蔣世春, 安立佳, 姜炳政, 王 強(qiáng) 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所