回流沉淀制備硫化鉛納米粒子的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于無機(jī)非金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種回流沉淀制備硫化鉛納米粒子的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 硫化物納米材料以其突出的光電性能而受到廣泛關(guān)注，PbS作為一種重要的具有 穴-穴結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料，有較窄的寬帶（〇. 41eV)和較大的Bohr半徑（18nm)，這些獨(dú)一無二 的性質(zhì)使硫化鉛PbS在光電領(lǐng)域具有出色的應(yīng)用，可以用來制備傳感器、紅外探測器、光學(xué) 開關(guān)、太陽能電池和光發(fā)射二極管等等。且量子尺寸的硫化鉛PbS具有獨(dú)特的三階非線性 光學(xué)性質(zhì)，使其在制造光電器件上有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003] 目前制備納米硫化鉛粒子的方法總體上可分為物理方法和化學(xué)方法兩大類。物理 方法包括熔融驟冷、氣相沉積、濺射沉積、重離子轟擊和機(jī)械粉碎等，該法制得的粒徑易控 的納米粒子，但因所需設(shè)備昂貴而限制了它的廣泛使用；化學(xué)方法主要有溶膠凝膠法、微 乳法、模板法、化學(xué)沉淀法、溶劑熱或水熱法等。溶膠-凝膠法是將反應(yīng)物在一定條件下水 解變?yōu)槟z，對凝膠進(jìn)行干燥和熱處理后得到納米粒子，該法需要用到有機(jī)溶劑、成本高， 需要熱處理能耗大。微乳液法是利用兩種互不相溶的溶劑在表面活性劑的作用下形成一均 勻的微乳液，在較小的微區(qū)內(nèi)合成固相制備納米粒子的一種方法，這種方法引入的表面活 性劑不易回收，需要反復(fù)洗滌，影響產(chǎn)品純度。模板法是將鉛鹽固定在有限的空間里，再加 入沉淀劑從而得到粒徑細(xì)小、分散均勻的納米粒子。該法需要加入模板物質(zhì)，給后面的分離 和除去造成困難。固相法反應(yīng)是單質(zhì)鉛、硫作原料通過研磨反應(yīng)合成硫化鉛，此方法反應(yīng)不 完全，得到的產(chǎn)品產(chǎn)率低?；瘜W(xué)沉淀法是在鉛鹽中與沉淀劑反應(yīng)得到前軀體，將前軀體進(jìn)行 熱處理得到納米氧化銅。該操作簡單方法需要高溫?zé)崽幚?，能耗大且得到的納米粒子易團(tuán) 聚。溶劑熱或水熱法需要在高溫和高壓的容器中進(jìn)行，對設(shè)備要求高。生產(chǎn)效率低，成本高。 以上方法有合成工藝相對復(fù)雜、條件不易控制、環(huán)境污染嚴(yán)重、應(yīng)用范圍窄的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有技術(shù)中硫化鉛納米粒子合成工藝相對復(fù)雜、條件不易 控制、環(huán)境污染嚴(yán)重、應(yīng)用范圍窄的問題，提供一種回流沉淀制備硫化鉛納米粒子的方法， 該方法具有合成溫度低、工藝簡單、條件易控、成本低廉、無污染、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，可以 實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)。
[0005] 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的采用的技術(shù)方案是：一種回流沉淀制備硫化鉛納米粒子的方 法，包括以下步驟： 步驟一、取鉛源原材料，用水溶解配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20-45%的鉛源水溶液，備用；取 硫代乙酰胺原材料，用水溶解配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5-10%的硫代乙酰胺水溶液，備用； 步驟二、將步驟一得到的鉛源水溶液或者硫代乙酰胺水溶液中的一種轉(zhuǎn)移到三頸燒瓶 中，將其放置在磁力攪拌水浴回流裝置中加熱，然后邊攪拌邊將另外一種溶液按照化學(xué)計(jì) 量關(guān)系的量逐滴滴加到三頸燒瓶中，滴加完成后，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液調(diào)節(jié)混 合液的PH，有黑色沉淀生成，繼續(xù)攪拌和回流，回流完成后將得到的混合液離心分離，再將 離心后的沉淀進(jìn)行洗滌和真空干燥，即得到硫化鉛納米粒子。
[0006] 步驟一所述的鉛源是硝酸鉛或者醋酸鉛。
[0007] 步驟二所述的用NaOH溶液調(diào)節(jié)混合液的pH的范圍為4-12。
[0008] 步驟二所述的水浴加熱溫度控制在50-90°C。
[0009] 步驟二所述的攪拌速度為400-1000r/min。
[0010] 步驟二所述的離心分離時(shí)離心機(jī)轉(zhuǎn)速為6000-9000 r/min。
[0011] 步驟二所述的繼續(xù)回流的時(shí)間為〇. 5-2h。
[0012] 本發(fā)明的有益效果 本發(fā)明提供的制備硫化鉛納米粒子的方法簡單，使用均勻沉淀劑硫代乙酰胺做沉淀 劑，反應(yīng)在50-90° C水浴回流條件下進(jìn)行，條件溫和，不需要高溫高壓、成本低，便于大批 量生產(chǎn)，無污染，所制得的硫化鉛為黑色納米粒子，屬正八面體形貌。本發(fā)明首次采用在一 種反應(yīng)物攪拌的情況下，另一種反應(yīng)物以滴加的方式使其混合反應(yīng)，反應(yīng)物分散均勻，產(chǎn)物 粒徑均一，反應(yīng)適用酸度范圍廣，pH范圍從4-12均可，應(yīng)用范圍廣泛。
【附圖說明】
[0013] 圖1為實(shí)施例1所得產(chǎn)物的XRD譜圖； 圖2為實(shí)施例2所得產(chǎn)物的XRD譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 一種回流沉淀制備硫化鉛納米粒子的方法，包括以下步驟： 步驟一、取鉛源原材料硝酸鉛或者醋酸鉛，用水溶解配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為20-45%的鉛 源水溶液，備用；取硫代乙酰胺原材料，用水溶解配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5-10%的硫代乙酰胺 水溶液，備用； 步驟二、將步驟一得到的鉛源水溶液或者硫代乙酰胺水溶液中的一種轉(zhuǎn)移到三頸燒瓶 中，將其放置在磁力攪拌水浴回流裝置中加熱，水浴加熱溫度控制在50-90°C，然后邊攪拌 邊將另外一種溶液按照化學(xué)計(jì)量關(guān)系的量逐滴滴加到三頸燒瓶中，攪拌速度為400-10001·/ min，逐滴滴加的速度為20-50滴/min，滴加完成后，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液調(diào)節(jié) 混合液的pH為4-12,有黑色沉淀生成，繼續(xù)攪拌和回流，繼續(xù)回流的時(shí)間為0. 5-2h，回流完 成后將得到的混合液離心分離，離心分離時(shí)離心機(jī)轉(zhuǎn)速為6000-9000 r/min，再將離心后的 沉淀進(jìn)行洗滌和真空干燥，即得到硫化鉛納米粒子。
[0015] 以下結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明： 實(shí)施例1: 一種回流沉淀制備硫化鉛納米粒子的方法，包括以下步驟： 步驟一、取硝酸鉛原材料3. 314g，用水溶解配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為22%的硝酸鉛水溶液， 備用；取硫代乙酰胺原材料〇.763g，用水溶解配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5. 1%的硫代乙酰胺水溶 液，備用； 步驟二、將步驟一硫代乙酰胺水溶液轉(zhuǎn)移到三頸燒瓶中，將其放置在磁力攪拌水浴回 流裝置中加熱，水浴加熱溫度控制在80°C，然后邊攪拌邊將硝酸鉛水溶液按照化學(xué)計(jì)量關(guān) 系的量逐滴滴加到三頸燒瓶中，逐滴滴加的速度為30滴/min，攪拌速度為400r/min，滴加 完成后，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液調(diào)節(jié)混合液的pH值等于5,有黑色沉淀生成，繼續(xù) 攪拌和回流lh，回流完成后將得到的混合液離心分離，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為6000 r/min，再將離心 后的沉淀進(jìn)行洗滌和真空干燥，干燥溫度為55°C，干燥時(shí)間為48h，干燥完成后研磨成粉， 即得到硫化鉛納米粒子，經(jīng)檢測產(chǎn)物粒徑為22. 4nm。
[0016] 實(shí)施例2: 一種回流沉淀制備硫化鉛納米粒子的方法，包括以下步驟： 步驟一、取硝酸鉛原材料3. 256g，用水溶解配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為21. 7%的硝酸鉛水溶 液，備用；取硫代乙酰胺原材料〇. 763g，用水溶解配制成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5. 1%的硫代乙酰胺 水溶液，備用； 步驟二、將步驟一得到的硝酸鉛水溶液轉(zhuǎn)移到三頸燒瓶中，將其放置在磁力攪拌水浴 回流裝置中加熱，水浴加熱溫度控制在80°C，然后邊攪拌邊將硫代乙酰胺水溶液按照化學(xué) 計(jì)量關(guān)系的量逐滴滴加到三頸燒瓶中，逐滴滴加的速度為40滴/min，攪拌速度為400r/ min，滴加完成后，用質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為10%的NaOH溶液調(diào)節(jié)混合液的pH，pH值