專利名稱：一種硫化鉛納米塊的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種硫化鉛納米塊的合成方法屬于半導體納米材料的制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
硫化鉛是一種重要的II-VI族的窄能隙半導體材料，由于其能隙隨溫度下降而減小，利用這一性質(zhì)，可制備中紅外二極管激光器，改變溫度可調(diào)節(jié)發(fā)射光波長。另外，硫化鉛的靜態(tài)介電常數(shù)很大，導致低溫下的電子和空穴遷移率很高。而硫化鉛的光學性質(zhì)由于其基礎(chǔ)吸收頻率范圍內(nèi)吸收系數(shù)大，折射率高，這一性質(zhì)使得硫化鉛可用于制備紅外探測器和激光器。
因而硫化鉛納米結(jié)構(gòu)材料可作為未來的納米電子器件和納米光電子器件中候選材料，無論在學術(shù)研究還是在應用方面，均具有重要的意義。
在我們檢索的現(xiàn)有技術(shù)中，有四項關(guān)于硫化鉛納米結(jié)構(gòu)合成專利報道(1)“含硫有機化合物修飾金屬-硫?qū)倩衔锛{米微粒及其制備方法和用途”(申請人中國科學院蘭州化學物理研究所，發(fā)明人劉維民陳爽楊生榮張治軍薛群基；申請?zhí)?8118087)，該發(fā)明敘述了一種油溶性含巰基或硫代酸鹽有機化合物修飾的金屬-硫?qū)倩衔锛{米微粒及合成方法，發(fā)明涉及新穎的通式(I)的化合物，式中R為(C#-[8]～C#-[18])的直鏈或支鏈烷基，M為金屬鉛或鋅。
(2)“納米硫?qū)倩衔锏娜軇岷铣煞椒ā保?申請人中國科學技術(shù)大學，發(fā)明人俞書宏錢逸泰，申請?zhí)?9107093)，該發(fā)明納米硫?qū)倩衔锏娜軇岷铣煞椒ǎ瑢⒁环N選自II A、IVA、V A族和Ag、Ni、Sn的過渡族元素的草酸鹽，和至少一種選自硫、硒、碲的硫?qū)賳钨|(zhì)，加入合適的有機溶劑，在密封的高壓釜中，于反應溫度下限不低于120-200℃、上限低于該體系草酸鹽的分解溫度，反應時間不少于12-24小時；所述合適的有機溶劑從多胺、吡啶(py)、乙二醇(EG)或四氫呋喃(THF)中選??；本發(fā)明方法制備條件溫和，操作簡易，產(chǎn)率高，產(chǎn)物顆粒尺寸與形狀易于控制，適合于批量生產(chǎn)。
(3)“硫化鉛納米粒子增感劑及其制備方法和用途”，(申請人中國科學院理化技術(shù)研究所，發(fā)明人李金培許春華，申請?zhí)?2153758)，該發(fā)明屬于鹵化銀感光材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種硫化鉛納米粒子增感劑及其制備方法和用途。將水溶性的鉛鹽溶液和水溶性的含硫化合物溶液分散在水溶性的高分子化合物中，在溫度為10～100℃條件下混合，攪拌，然后得到由硫化鉛納米粒子、水溶性無機物和水溶性高分子組成的增感劑；其中，增感劑中的硫化鉛納米粒子的濃度為0.00001～0.1摩爾/升，水溶性的無機物的濃度為0.00002～0.2摩爾/升，水溶性的高分子化合物的重量百分比濃度為0.1～10％；所述的硫化鉛納米粒子的粒徑在1～20納米。
(4)“液相夾層式納米膠體粒子激光防護材料”(申請人中國人民解放軍電子工程學院，發(fā)明人余大斌孫曉泉王自榮童忠誠，申請?zhí)?2157281)。該發(fā)明為一種液相夾層式納米膠體粒子激光防護材料和制備。由硝酸銀，或硝酸銀與硝酸鉛二者之一與硫代乙酰胺溶于水、乙醇、乙二醇、苯、吡啶、四氫呋喃其中之一或組合的溶劑中，以聚乙烯吡啶、乙烯基吡啶烷酮、聚乙烯醇其中之一為穩(wěn)定劑，制備納米膠體粒子溶液。
納米材料的性質(zhì)與其尺寸、形狀有關(guān)，我們提供一種形狀為塊狀的納米尺寸的硫化鉛的材料，這為了解其結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，以及在未來的納米電子器件的開發(fā)，提供一種可能的選擇。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種簡便制備硫化鉛納米塊的方法。本發(fā)明的特征在于，按如下步驟進行1)以醋酸鉛、乙二巰醇為原料，配制包括醋酸鉛、乙二巰醇的氫氧化鈉的水-乙醇混合溶液；其中，所述醋酸鉛濃度為0.133～2.168毫摩爾/40毫升范圍，Pb2+∶S摩爾比例為1∶0.75～1∶6范圍，氫氧化鈉濃度為1摩爾/升，乙醇為無水乙醇；2)將所述混合溶液放置于一個聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應釜內(nèi)，在180～220℃溫度范圍加熱4～48小時；3)將反應后得到的沉淀物依次經(jīng)去離子水和乙醇洗滌，放入干燥箱中進行干燥，即得到硫化鉛納米塊。
本發(fā)明合成方法中所用原料易得，工藝簡便，可合成出尺寸平均為83納米×59納米×22納米～39納米×10納米×7納米范圍的硫化鉛納米塊。


圖1(a)為實施例1X射線衍射圖，(b)為實施例1的透射電子顯微鏡照片。
圖2(a)為實施例2X射線衍射圖，(b)為實施例2的透射電子顯微鏡照片。
圖3為實施例3的透射電子顯微鏡照片。
圖4為實施例4的透射電子顯微鏡照片。
圖5為實施例5的透射電子顯微鏡照片。
圖6為實施例6的透射電子顯微鏡照片。
圖7為實施例7的透射電子顯微鏡照片。
具體實施例方式以下通過具體實施例對本發(fā)明進一步加以說明。
實施例1——以醋酸鉛(Pb(Ac)2·3H2O)、乙二巰醇(HSCH2CH2SH)為原料，在室溫下，配制包括醋酸鉛、乙二巰醇的氫氧化鈉(30毫升1MNaOH溶液)的水-無水乙醇(10毫升)作為反應起始液，以醋酸鉛(Pb(Ac)2)濃度為0.542毫摩爾/40毫升范圍，Pb2+/S摩爾比例在1∶0.75；——將該反應起始液放置一個聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應釜內(nèi)，在220℃溫度范圍加熱4小時；——將反應后得到的沉淀物依次經(jīng)去離子水和無水乙醇洗滌3個循環(huán)，放入干燥箱50℃中進行干燥2小時，即得到硫化鉛納米塊。
由圖1a是硫化鉛納米塊的X射線衍射圖，由圖可確證這是屬于纖鋅礦型結(jié)構(gòu)的硫化鉛，圖1b為硫化鉛納米塊的透射電子顯微鏡照片，由圖可見該硫化鉛納米塊尺寸平均為83納米×58納米×22納米。
實施例2——以醋酸鉛(Pb(Ac)2·3H2O)、乙二巰醇(HSCH2CH2SH)為原料，在室溫下，配制包括醋酸鉛、乙二巰醇的氫氧化鈉(30毫升1MNaOH溶液)的水-無水乙醇(10毫升)作為反應起始液，以醋酸鉛(Pb(Ac)2)濃度為0.542毫摩爾/40毫升范圍，Pb2+/S摩爾比例在1∶3；——將該反應起始液放置一個聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應釜內(nèi)，在220℃溫度范圍加熱4小時；——將反應后得到的沉淀物依次經(jīng)去離子水和無水乙醇洗滌3個循環(huán)，放入干燥箱50℃中進行干燥2小時，即得到硫化鉛納米塊。
由圖2a是硫化鉛納米立方塊的X射線衍射圖，由圖可確證這是屬于纖鋅礦型結(jié)構(gòu)的硫化鉛，圖2b為硫化鉛納米塊的透射電子顯微鏡照片，由圖可見該硫化鉛納米塊尺寸平均為39納米×10納米×7納米。
實施例3——以醋酸鉛(Pb(Ac)2·3H2O)、乙二巰醇(HSCH2CH2SH)為原料，在室溫下，配制包括醋酸鉛、乙二巰醇的氫氧化鈉(30毫升1MNaOH溶液)的水-無水乙醇(10毫升)作為反應起始液，以醋酸鉛(Pb(Ac)2)濃度為0.542毫摩爾/40毫升范圍，Pb2+/S摩爾比例在1∶6；——將該反應起始液放置一個聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應釜內(nèi)，在220℃溫度范圍加熱48小時；——將反應后得到的沉淀物依次經(jīng)去離子水和無水乙醇洗滌3個循環(huán)，放入干燥箱50℃中進行干燥2小時，即得到硫化鉛納米塊。
由圖3為硫化鉛納米塊的透射電子顯微鏡照片，由圖可見該硫化鉛納米塊尺寸平均為72納米×41納米×13納米。
實施例4——以醋酸鉛(Pb(Ac)2·3H2O)、乙二巰醇(HSCH2CH2SH)為原料，在室溫下，配制包括醋酸鉛、乙二巰醇的氫氧化鈉(30毫升1MNaOH溶液)的水-無水乙醇(10毫升)作為反應起始液，以醋酸鉛(Pb(Ac)2)濃度為0.542毫摩爾/40毫升范圍，Pb2+/S摩爾比例在1∶3；——將該反應起始液放置一個聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應釜內(nèi)，在180℃溫度范圍加熱4小時；——將反應后得到的沉淀物依次經(jīng)去離子水和無水乙醇洗滌3個循環(huán)，放入干燥箱50℃中進行干燥2小時，即得到硫化鉛納米塊。
由圖4為硫化鉛納米塊的透射電子顯微鏡照片，由圖可見該硫化鉛納米塊尺寸平均為77納米×57納米×21納米。
實施例5——以醋酸鉛(Pb(Ac)2·3H2O)、乙二巰醇(HSCH2CH2SH)為原料，在室溫下，配制包括醋酸鉛、乙二巰醇的氫氧化鈉(30毫升1MNaOH溶液)的水-無水乙醇(10毫升)作為反應起始液，以醋酸鉛(Pb(Ac)2)濃度為0.542毫摩爾/40毫升范圍，Pb2+/S摩爾比例在1∶1；——將該反應起始液放置一個聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應釜內(nèi)，在200℃溫度范圍加熱8小時；——將反應后得到的沉淀物依次經(jīng)去離子水和無水乙醇洗滌3個循環(huán)，放入干燥箱50℃中進行干燥2小時，即得到硫化鉛納米塊。
由圖5為硫化鉛納米塊的透射電子顯微鏡照片，由圖可見該硫化鉛納米塊尺寸平均為55納米×27納米×14納米。
實施例6——以醋酸鉛(Pb(Ac)2·3H2O)、乙二巰醇(HSCH2CH2SH)為原料，在室溫下，配制包括醋酸鉛、乙二巰醇的氫氧化鈉(30毫升1MNaOH溶液)的水-無水乙醇(10毫升)作為反應起始液，以醋酸鉛(Pb(Ac)2)濃度為0.133毫摩爾/40毫升范圍，Pb2+/S摩爾比例在1∶3；——將該反應起始液放置一個聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應釜內(nèi)，在220℃溫度范圍加熱4小時；——將反應后得到的沉淀物依次經(jīng)去離子水和無水乙醇洗滌3個循環(huán)，放入干燥箱50℃中進行干燥2小時，即得到硫化鉛納米塊。
由圖6為硫化鉛納米塊的透射電子顯微鏡照片，由圖可見該硫化鉛納米塊尺寸平均為67納米×450納米×17納米。
實施例7——以醋酸鉛(Pb(Ac)2·3H2O)、乙二巰醇(HSCH2CH2SH)為原料，在室溫下，配制包括醋酸鉛、乙二巰醇的氫氧化鈉(30毫升1MNaOH溶液)的水-無水乙醇(10毫升)作為反應起始液，以醋酸鉛(Pb(Ac)2)濃度為2.168毫摩爾/40毫升范圍，Pb2+/S摩爾比例在1∶3；——將該反應起始液放置一個聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應釜內(nèi)，在220℃溫度范圍加熱4小時；——將反應后得到的沉淀物依次經(jīng)去離子水和無水乙醇洗滌3個循環(huán)，放入干燥箱50℃中進行干燥2小時，即得到硫化鉛納米塊。
由圖7為硫化鉛納米塊的透射電子顯微鏡照片，由圖可見該硫化鉛納米塊尺寸平均為58納米×28納米×12納米。
權(quán)利要求
1.一種硫化鉛納米塊的合成方法，其特征在于，該方法按如下步驟進行1)以醋酸鉛、乙二巰醇為原料，配制包括醋酸鉛、乙二巰醇的氫氧化鈉的水-乙醇混合溶液；其中，所述醋酸鉛濃度為0.133～2.168毫摩爾/40毫升范圍，Pb2+∶S摩爾比例為1∶0.75～1∶6范圍，氫氧化鈉濃度為1摩爾/升，乙醇為無水乙醇；2)將所述混合溶液放置于一個聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應釜內(nèi)，在180～220℃溫度范圍加熱4～48小時；3)將反應后得到的沉淀物依次經(jīng)去離子水和乙醇洗滌，放入干燥箱中進行干燥，即得到硫化鉛納米塊。
全文摘要
一種硫化鉛納米塊的合成方法屬于半導體納米材料的制備技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于，該方法按如下步驟進行以醋酸鉛、乙二巰醇為原料，配制包括醋酸鉛、乙二巰醇的氫氧化鈉的水－乙醇混合溶液；將該混合溶液放置于一個反應器內(nèi)，在180～220℃溫度范圍加熱4～48小時；將反應后的沉淀物依次經(jīng)去離子水和乙醇洗滌，放入干燥箱中進行干燥，即得到硫化鉛納米塊。本發(fā)明合成方法中所用原料易得，工藝簡便，可合成出尺寸平均為83納米×59納米×22納米～39納米×10納米×7納米范圍的硫化鉛納米塊。
文檔編號C01G21/21GK1817798SQ20061000214
公開日2006年8月16日 申請日期2006年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月19日
發(fā)明者曹化強, 王國志, 劉向文 申請人:清華大學