專利名稱：PbS納米帶及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硫化鉛納米帶。
背景技術(shù)：
IIB-VIA族半導(dǎo)體納米晶體具有獨(dú)特的電學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)，有著廣泛的應(yīng)用；如發(fā)光二極管[參見V.L.Colvin，M.C.Schlamp and A.P.Alivisatos，Nature，1994，370，354]，單電子晶體管[參見D.L.Klein，R.Roth，A.K.L.Lim，A.P.Alivisatos and P.L.McEuen，Nature，1997，389，699]，和薄膜場(chǎng)發(fā)射晶體管[參見B.A.Ridley，B.Nivi and J.M.Jacobson，Science，1999，286，746]。半導(dǎo)體納米晶體的性能強(qiáng)烈地依賴于粒子尺寸[參見A.P.Alivisatos，Science，1996，271，933.]，因此精確控制它們的尺寸大小和分布顯得尤為重要。作為一種IIB-VIA族的半導(dǎo)體材料的PbS具有近紅外的帶隙，約為0.41eV。形成納米團(tuán)簇時(shí)，其帶隙會(huì)變寬至可見區(qū)甚至紫外區(qū)[參見S.Gallardo，M.Gutierrez，A.Henglein and E.Janata，Ber Bunsen-Ges.Phys.Chem.，1989，93，1080.]。因而PbS納米晶體和納米線可應(yīng)用場(chǎng)致發(fā)光器件如發(fā)光二極管。量子點(diǎn)PbS還具有良好的三階非線性光學(xué)性質(zhì)[參見Y.Wang，Acc.Chem.Res.，1991，24，133]，使其在光學(xué)器件有著廣泛的應(yīng)用前景，如光學(xué)轉(zhuǎn)換裝置。目前，控制制備PbS納米線的方法主要有模板法，包括聚合物模板法[參見a.Y.Wang，A.Suna，W.Mahler and R.Kasowski，J.Chem.Phys.，1987，87，7315；b.S.Wang and S.Yang，Langmuir，2000，16，389；c.E.Leontidis，M.Orphanou，T.Kyprianidou-Leodidou，F(xiàn).Krumeich and W.Caseri，NanoLett.，2003，3，569]，介孔硅土模板法[參見F.Gao，Q.Lu，X.Liu，Y.Yan and D.Zhao，Nano Lett.，2001，1，743]，γ-射線輻射誘導(dǎo)的反相液晶模板法[參見Z.P.Qiao，Y.Xie，J.G.Xu，Y J.Zhu and Y.T.Qian，J.Colloid Interface Sci.，1999，214，459]。然而，這些方法制得的納米線大多直徑很大，不能顯示出量子限制效應(yīng)。
許多有機(jī)溶劑已經(jīng)被用在合成PbS納米粒子中，包括甲醛[參見X.H.Liao，J.J.Zhu and H.Y.Chen，Mater.Sci.Eng.B，2001，85，85.]，二甲亞砜(DMSO)[參見Y.Zhou，H.Itoh，T.Uemura，K.Naka and Y.Chujo，Langmuir，2002；18；5287.]，乙二胺(EA)[參見a.J.Zhu，S.Liu，O.Palchik，Y.Koltypin and A.Gedanken，J.Solid State Chem.，2000，153，342；b.M.Chen，Y.Xie，Z.Yao，Y.Qian and G.Zhou，Mater.Res.Bull.，2002，37，247]，丙三醇[C.Wang，W.X.Zhang，X.F.Qian，X.M.Zhang，Y.Xie and Y.T.Qian，Mater.Lett.，1999，40，255.]，聚乙二醇[T.Ding，J.-R.Zhang，S.Long，J.-J.Zhu Microelectr.Eng.，2003，66，46.]，等等。因?yàn)椴煌挠袡C(jī)溶劑具有不同的粘度、極性、硬度，在反應(yīng)中提供了不同的環(huán)境，影響了前體的溶解度和傳質(zhì)行為，因此產(chǎn)物具有不同的形態(tài)和大小[W.S.Sheldrick and M.Wachhold，Angew.Chem.Int.Ed.Engl.，1997，36，206.]。迄今為止，只有很少的文獻(xiàn)報(bào)道了在乙醇中合成PbS納米粒子[參見a.Xie，Y.；Xu，J.G；Zhu，Y.J.；Qian，Y.T.J.Colloid Interface Sci.1999，214，459；b.T.Ding and J.-J.Zhu，Mater.Sci.Eng.B，2003，100，307]。用這種方法合成PbS納米帶則還未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一維PbS納米帶及其制法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種PbS納米帶，它是寬為20～80nm，長寬比為50～20的PbS納米帶。
上述的PbS納米帶為立方相結(jié)構(gòu)的PbS。
一種制備上述PbS納米帶的方法，將醋酸鉛、單質(zhì)硫、氫氧化鈉以物質(zhì)的量之比為2∶3～4∶6～9的比例加到乙醇中，在恒溫槽中在60～70℃反應(yīng)2～6小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，有大量黑色沉淀產(chǎn)生，冷卻至室溫，離心分離，沉淀用蒸餾水、乙醇和丙酮依次洗滌，將所得的沉淀物置于室溫和空氣中自然晾干，得到黑色粉末，即為本發(fā)明的PbS納米帶。
本發(fā)明的PbS納米帶經(jīng)XRD測(cè)定，結(jié)果表明它為純的立方相結(jié)構(gòu)PbS。峰的位置與強(qiáng)度都與文獻(xiàn)值相匹配[參見Joint Committee on Powder DiffractionStandards(JCPDS)，F(xiàn)ile No 05-592.]。沒有發(fā)現(xiàn)雜相峰，表明產(chǎn)品的純度比較高(見附圖1)。通過TEM照片，觀察到本發(fā)明的PbS為納米帶(見附圖2)。通過調(diào)節(jié)不同的反應(yīng)條件，可控制得到不同大小，不同長寬比的PbS納米帶。
四

圖1為本發(fā)明的PbS納米帶的XRD圖；
圖2為本發(fā)明的PbS納米帶的TEM照片圖3為本發(fā)明的PbS納米帶的XPS表征結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1.PbS納米帶的制備在120mL的圓底燒瓶內(nèi)加入1.60g三水合醋酸鉛、0.20g單質(zhì)硫、0.65g氫氧化鈉和60mL無水乙醇。將此混合物置于60℃恒溫槽中不停攪拌下反應(yīng)4h。反應(yīng)完成后，待冷卻至室溫以后進(jìn)行離心分離(12000rounds/min，5min)，用蒸餾水、乙醇和丙酮依次洗滌沉淀物，然后將所得到的沉淀物置于室溫和空氣中自然晾干。最終得到的產(chǎn)品為黑的粉末。通過XRD和XPS表征說明產(chǎn)物為PbS，TEM觀察得到的產(chǎn)物形態(tài)為帶狀結(jié)構(gòu)；其寬度約為30～50nm；而其長度達(dá)1μm，其平均長寬比約為25，產(chǎn)率為95％。
實(shí)施例2.PbS納米帶的制備在120mL的圓底燒瓶內(nèi)加入1.6g三水合醋酸鉛、0.20g單質(zhì)硫、0.76g氫氧化鈉和60mL無水乙醇。將此混合物置于60℃恒溫槽中不停攪拌下反應(yīng)4h。得到產(chǎn)物形態(tài)同例1，產(chǎn)率約90％實(shí)施例3.PbS納米帶的制備在120mL的圓底燒瓶內(nèi)加入1.6g三水合醋酸鉛、0.27g單質(zhì)硫、0.50g氫氧化鈉和60mL無水乙醇。將此混合物置于60℃恒溫槽中不停攪拌下反應(yīng)4h。得到產(chǎn)物形態(tài)同例1，產(chǎn)率約85％。
實(shí)施例4.PbS納米帶的制備將例1.的反應(yīng)延長到6h，產(chǎn)物納米帶寬度約為40～60nm；而其長度達(dá)1.4μm，其平均長寬比約為25。在反應(yīng)中反應(yīng)物基本完全反應(yīng)。產(chǎn)率約90％。
實(shí)施例5.PbS納米帶的制備同例1.的混合物在恒溫槽中70℃下不停攪拌下反應(yīng)2h，得到的產(chǎn)物為PbS納米帶。產(chǎn)物形態(tài)為寬度約為50～70nm，長度約1.4μm的納米帶，其平均長寬比為20，產(chǎn)率為90％。
實(shí)施例6.PbS納米帶的制備在120mL的圓底燒瓶內(nèi)加入1.6g三水合醋酸鉛、0.2g單質(zhì)硫、0.45g氫氧化鈉和60mL無水乙醇。將此混合物置于60℃恒溫槽中不停攪拌下反應(yīng)4h。得到產(chǎn)物形態(tài)為寬度為20nm，長度約1μm的納米帶。其平均長寬比約為50，產(chǎn)率為90％。
實(shí)施例7.PbS納米帶的制備在120mL的圓底燒瓶內(nèi)加入1.6g三水合醋酸鉛、0.2g單質(zhì)硫、0.55g氫氧化鈉和60mL無水乙醇。將此混合物置于60℃恒溫槽中不停攪拌下反應(yīng)4h。得到產(chǎn)物形態(tài)為寬度為20nm，長度約600nm的納米帶。其平均長寬比約為30，產(chǎn)率為90％。
權(quán)利要求
1.一種PbS納米帶，其特征是它是寬為20～80nm，長寬比為50～20的PbS納米帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PbS納米帶，其特征是它為立方相結(jié)構(gòu)的PbS納米帶。
3.一種制備上述PbS納米帶的方法，其特征是將醋酸鉛、單質(zhì)硫、氫氧化鈉以物質(zhì)的量之比為2∶3～4∶6～9的比例加到乙醇中，在恒溫槽中在60～70℃反應(yīng)2～6小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，有大量黑色沉淀產(chǎn)生，冷卻至室溫，離心分離，沉淀用蒸餾水、乙醇和丙酮依次洗滌，將所得的沉淀物置于室溫和空氣中自然晾干，得到黑色粉末，即為本發(fā)明的PbS納米帶。
全文摘要
一種PbS納米帶，它是寬為20～80nm，長徑比為50∶1～20∶1的PbS納米帶。經(jīng)XRD測(cè)定，結(jié)果表明它為純的立方相結(jié)構(gòu)的PbS。峰的位置與強(qiáng)度都與文獻(xiàn)值相匹配。沒有發(fā)現(xiàn)雜相峰，表明產(chǎn)品的純度比較高。本發(fā)明公開了其制法。
文檔編號(hào)C01G21/00GK1594100SQ20041004130
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月8日
發(fā)明者朱俊杰, 趙宇 申請(qǐng)人:南京大學(xué)