專利名稱：一種制備樹枝狀硫化鎘的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬無(wú)機(jī)材料硫化鎘(CdS)的制備研究領(lǐng)域，尤其涉及一種樹枝狀
硫化鎘的制備方法。
背景技術(shù)：
作為重要的半導(dǎo)體材料，硫化鎘在光催化劑、氣敏傳感器、激光和紅外探
測(cè)器、太陽(yáng)能電池、發(fā)光二極管和其它光學(xué)器件等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用參見Ma XC， Xu F， Liu Y K， et al. A/flter. fin〃" 2卵5，W:2180 2188。目前，其制備
方法主要有模板法、熱蒸發(fā)法、化學(xué)溶液法等?；瘜W(xué)合成法簡(jiǎn)單、有效，是合成 硫化鎘納米材料應(yīng)用最多的方法。
最近，等級(jí)結(jié)構(gòu)的納米材料正在成為研究的熱點(diǎn)。例如，帶有枝叉的CU20
參見a) Siegfried M J, Choi K S.C7ie肌，5，"7(2": 3282 3287; Angew. Chem. Int. Ed. 2005， 44(21):3218 3223; b) Siegfried M J， Choi K S.爿rfv. Affl/a， 2tf似，J6(7力1743 1746，四角星形的PbW04微晶參見Liu B， Yu S H， Li L J， et al. C7^附"M似，"6(56力4849 4854，新的三維的CaMo04
和SrMo04的微結(jié)構(gòu)參見Gong Q， Qian X F， Ma X D， et al. Oj". Gr(W狄Des.， 2卯6， : 1821 1825，哈密瓜形Fe203超結(jié)構(gòu)參見Zhu L P， Xiao H M， Fu S Y. Oj" C nwZA Des" 2^7， 7卩)177 182，錢逸泰組參見Xiong S L， Xi B J， Wang C M， et al. 丄，2卵7， "(7^: 3076 3081采用生物分子輔助水
熱法在乙二胺和水的二元體系中制備了球狀硫化鎘。韓高榮組以聚乙二醇作為 蓋帽劑合成了樹枝狀CdS參見Wang Q Q， Gang X ， Han G ROyW. G/wv溈 Z)仏，2(W6， 6( ):1776 1780。盡管科學(xué)工作者對(duì)帶有等級(jí)結(jié)構(gòu)的納米材料制備進(jìn)行了大量研究，但開發(fā) 這類具有特殊性質(zhì)的納米材料仍具有挑戰(zhàn)性。生物分子，作為構(gòu)成生命體的基 本單位，具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和迷人的自組裝特性。這些特性使其成為在分子層面
上設(shè)計(jì)和合成復(fù)雜結(jié)構(gòu)的模板參見Chen X Y， Zhang Z J， Qiu Z G， et al. &/,V/ S她Owi附"".，2飾，"^ 267 269。
近年來(lái)，利用生物分子制備納米材料成為人們研究的熱點(diǎn)。例如，用不同 的氨基酸作為蓋帽劑合成堿式碳酸鑭參見Zhao D L ， Yang Q ， Han Z H ， et al. So/,V/Aflte^C7.，M卵，W (X>:31 39，簡(jiǎn)單的生物分子輔助水熱法合成硫化銻納 米線參見Chen X Y， Zhang X F， Shi Cheng W S， et al. S淑S她C麵廳w. 2卯5,"4: 613 615。用氨基乙酸作為蓋帽劑合成了 Fe203的納米線參見Chen X Y， Zhang Z J， Qiu Z G， et al. So/,W&afe Owi附"".，2卯6，74。 267 269。磷脂 輔助合成了金的納米粒子參見He P， Zhu X Y. ^r加er.及仏5"http://.， 2W7， 1310 1315，氨基酸控制合成梭狀的碲納米管和納米線參見He Z B， Yn S H， Zhu J P. Afflter.， 2卯5J7(7":275 2787。以天冬胺酸作為有機(jī)模板通
過其誘導(dǎo)過程來(lái)控制碳酸轉(zhuǎn)的結(jié)晶，形貌和尺寸參見HuaTong，WentaoMa， Leilei Wang.祝o麵,m我請(qǐng)4，25: 3923 3929。
經(jīng)過綜合比對(duì)分析發(fā)現(xiàn)，上述方法均存在成本高，目標(biāo)產(chǎn)物純度低，不利 于規(guī)?；a(chǎn)等缺點(diǎn)。采用氨基酸作為晶體生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑制備樹枝狀硫化鎘的技 術(shù)嘗試，相關(guān)文獻(xiàn)尚未報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種工藝簡(jiǎn)單，成本低，目標(biāo) 產(chǎn)物純度高，利于規(guī)?；a(chǎn)的制備樹枝狀硫化鎘的方法。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種制備樹枝狀硫化鎘的方法，可按如下步驟實(shí)施
(1)將03<:12，2.51120溶于去離子水，加入硫化物，攪拌形成透明溶液;
4(2) 取有機(jī)添加劑加入到步驟(1)所述透明溶液中，加熱；
(3) 反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)分離、干燥即得目標(biāo)產(chǎn)物樹枝狀硫化鎘。 作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述CdCl2l5H20與硫化物的質(zhì)量比為1 3。 作為另一種優(yōu)選方案，本發(fā)明所述有機(jī)添加劑與〔€1<:^2.51120的質(zhì)量比為
0.1 2。
進(jìn)一步地，本發(fā)明所述CdCl2《5H20與硫化物的質(zhì)量比為1 1.5。 更進(jìn)一步地，本發(fā)明所述有機(jī)添加劑與CdCl2*2.5H20的質(zhì)量比為0.2 1。 另外，本發(fā)明所述硫化物可選擇硫脲CS(NH2)2。 其次，本發(fā)明所述有機(jī)添加劑可選擇L-a-丙氨酸。
本發(fā)明所述步驟(2)中加熱溫度為18(TC 200'C，加熱時(shí)間為2 12小時(shí)。 本發(fā)明所述步驟(3)中經(jīng)分離、加熱、干燥即得目標(biāo)產(chǎn)物樹枝狀硫化鎘；
所述加熱溫度為70。C 85'C。
本發(fā)明采用水熱合成法，以氨基酸作為晶體生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑制備樹枝狀硫化鎘，
其工藝流程簡(jiǎn)單，易操作，成本低，制得的產(chǎn)品純度高，有望實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的保護(hù)范圍 不僅局限于下列內(nèi)容的表述。
圖l為本發(fā)明的工藝流程圖2a為用本發(fā)明方法制得的樹枝狀硫化鎘的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(SEM)照片；
圖2b為用本發(fā)明方法制得的樹枝狀硫化鎘的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(SEM)照片； 圖3為用本發(fā)明方法制得的樹枝狀硫化鎘的X射線衍射(XRD)譜圖； 圖4a為調(diào)整反應(yīng)時(shí)間后，用本發(fā)明方法制得的樹枝狀硫化鎘的場(chǎng)發(fā)射掃描 電鏡(SEM)照片；
圖4b為調(diào)整硫源后，用本發(fā)明方法制得的樹枝狀硫化鎘的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡
(SEM)照片。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
如圖1所示，取0.45g的CdCl2'2.5H20溶于80mL去離子水，加入0.46g 的CS(NH2)2攪拌直到形成透明的溶液。取0.089g L-a-丙氨酸加入到上述溶液中， 室溫下攪拌15min。然后加入到100mL水熱釜中，密封。在200。C下加熱12h， 反應(yīng)結(jié)束后，分離得到產(chǎn)物，洗去雜質(zhì)，80'C下干燥6h。
直接在場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡下觀察如圖2a及圖2b，從圖中可以看出，產(chǎn)物的 整體形貌為樹枝狀，純度非常高，不存在任何其它的形狀。枝狀結(jié)構(gòu)主干的平 均長(zhǎng)度是4一6jiin，從圖2b可以看到整齊排列的枝杈，兩排枝杈互相間幾乎成 垂直分布。各個(gè)枝杈與主軸成一較小的角度順次生長(zhǎng)，枝杈的表面較為粗糙， 為伸展的棒狀結(jié)構(gòu)，棒的長(zhǎng)短不很一致。
圖3為樣品的XRD圖譜。經(jīng)標(biāo)定，所有衍射峰都與標(biāo)準(zhǔn)圖譜(PDF.No 41 —4019)—致，未發(fā)現(xiàn)其它雜質(zhì)峰。經(jīng)分析，所得產(chǎn)物屬于硫化鎘的六方晶相， 其晶格常數(shù)為:a-0.4119mn， C=0.6723nm。圖中樣品衍射峰的強(qiáng)度較強(qiáng)，且半高 寬較寬，表明所得硫化鎘納米材料結(jié)晶性較好。 實(shí)施例2
取0.45g的CdCl2'2.5H20溶于80mL去離子水，加入0.46g的CS(NH2)2攪 拌直到形成透明的溶液。取0.089g L-a-丙氨酸加入到上述溶液中，室溫下攪拌 15min。然后加入到100mL水熱釜中，密封。在18(TC下加熱12h，反應(yīng)結(jié)束后， 分離得到產(chǎn)物，洗去雜質(zhì)，80'C下干燥6h。烘干后產(chǎn)物的形貌、結(jié)構(gòu)等均與實(shí) 施例1相同。 實(shí)施例3
取0.45g的CdCl2'2.5H20溶于80mL去離子水，加入0.46g的CS(NH;t)2攪 拌直到形成透明的溶液。取0.089g L-a-丙氨酸加入到上述溶液中，室溫下攪拌 15min。然后加入到100mL水熱釜中，密封。在20(TC下加熱2h，反應(yīng)結(jié)束后， 分離得到產(chǎn)物，洗去雜質(zhì)，8(TC下干燥6h。產(chǎn)物相貌見圖4a，由圖可以看到反應(yīng)時(shí)間對(duì)硫化鎘的形貌有重要的影響。
實(shí)施例4
取0.45g的CdCl2*2.5H20溶于80mL去離子水，加入0.46g的硫代乙酰胺 攪拌直到形成透明的溶液。取0.089g L-a-丙氨酸加入到上述溶液中，室溫下攪 拌15min。然后加入到100mL水熱釜中，密封。在200。C下加熱12h，反應(yīng)結(jié) 束后，分離得到產(chǎn)物，洗去雜質(zhì)，80。C下干燥6h。產(chǎn)物相貌見圖4b。 實(shí)施例5
取0.45g的CdCl2'2.5H20溶于80mL去離子水，加入0.675g的CS(NH2)2 攪拌直到形成透明的溶液。取0.009g L-a-丙氨酸加入到上述溶液中，室溫下攪 拌15min。然后加入到100mL水熱釜中，密封。在200。C下加熱2h，反應(yīng)結(jié)束 后，分離得到產(chǎn)物，洗去雜質(zhì)，82'C下干燥6h。
可以理解地是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受
限于本發(fā)明實(shí)施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然 可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需 要，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種制備樹枝狀硫化鎘的方法，其特征在于，按如下步驟實(shí)施(1)將CdCl2·2.5H2O溶于去離子水，加入硫化物，攪拌形成透明溶液；(2)取有機(jī)添加劑加入到步驟(1)所述透明溶液中，加熱；(3)反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)分離、干燥即得目標(biāo)產(chǎn)物樹枝狀硫化鎘。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備樹枝狀硫化鎘的方法，其特征在于所述 CdCl2'2.5H20與硫化物的質(zhì)量比為1 3。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備樹枝狀硫化鎘的方法，其特征在于所述有機(jī)添加劑與CdCl2*2.5H20的質(zhì)量比為0.1 2。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備樹枝狀硫化鎘的方法，其特征在于所述 Cda2'2.5H20與硫化物的質(zhì)量比為1 1.5。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備樹枝狀硫化鎘的方法，其特征在于所述有 機(jī)添加劑與CdCl2*2.5H20的質(zhì)量比為0.2 1。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1 5之任一所述制備樹枝狀硫化鎘的方法，其特征在于 所述硫化物為硫脲CS(NH2)2。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述制備樹枝狀硫化鎘的方法，其特征在于所述有機(jī) 添加劑為L(zhǎng)-a-丙氨酸。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述制備樹枝狀硫化鎘的方法，其特征在于所述步驟(2) 中加熱溫度為180'C 200。C，加熱時(shí)間為2 12小時(shí)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述制備樹枝狀硫化鎘的方法，其特征在于所述步驟(3) 中經(jīng)分離、加熱、干燥即得目標(biāo)產(chǎn)物樹枝狀硫化鎘；所述加熱溫度為70'C 85*C。
全文摘要
本發(fā)明屬無(wú)機(jī)材料硫化鎘的制備研究領(lǐng)域，尤其涉及一種樹枝狀硫化鎘的制備方法，按如下步驟實(shí)施(1)將CdCl₂·2.5H₂O溶于去離子水，加入硫化物，攪拌形成透明溶液；(2)取有機(jī)添加劑加入到步驟(1)所述溶液中，加熱；(3)反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)分離、干燥即得目標(biāo)產(chǎn)物樹枝狀硫化鎘；所述CdCl₂·2.5H₂O與硫化物的質(zhì)量比為1～3；所述有機(jī)添加劑與CdCl₂·2.5H₂O的質(zhì)量比為0.1～2；所述硫化物為硫脲CS(NH₂)₂；所述有機(jī)添加劑為L(zhǎng)-α-丙氨酸。本發(fā)明采用水熱合成法，以氨基酸作為晶體生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑制備樹枝狀硫化鎘，其工藝流程簡(jiǎn)單，易操作，成本低，制得的產(chǎn)品純度高，有望實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C01G11/02GK101559976SQ20091001174
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月27日
發(fā)明者李秀萍, 趙榮祥 申請(qǐng)人:遼寧石油化工大學(xué)