專利名稱：納米硫化鎘/聚苯乙烯核殼微球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米硫化鎘/聚苯乙烯核殼微球的制備方法，具體涉及采用化學(xué)溶液法制備納米硫化鎘/聚苯乙烯核殼微球。屬于化學(xué)及無機材料類技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
材料科學(xué)中，若想將納米微粒的特殊性能以材料的形式加以應(yīng)用，必須實現(xiàn)它以某種形式與塊體材料復(fù)合和組裝，因此制備獨特的可選擇性的核殼材料以實現(xiàn)不同的應(yīng)用成為研究的熱點。納米硫化鎘(CdS)微粒在光、磁、催化等方面應(yīng)用潛能巨大(發(fā)光二極管，太陽能電池，傳感器和光催化等領(lǐng)域)。同時它還有二階非線性光學(xué)特性(非線性光學(xué)現(xiàn)象是發(fā)射、處理和貯存光信號和現(xiàn)代通信系統(tǒng)的核心問題)，引起人們高度重視。把硫化鎘與高聚物進行復(fù)合以制備核殼的納米微粒將是納米材料應(yīng)用的一個重要的途徑。近年來這方面的報道限于合成或使用表面活性劑的方法，如文獻(Caixia Song，Guohua Gu，YushengLin，et a1.Preparation and characterization of CdS hollow spheres，MaterialsResearch Bulletin 38(2003)917-924)所述，在將高聚物進行表面修飾和使用了表面活性劑的情況下，通過多次反應(yīng)方制得核殼納米微粒。這些方法反應(yīng)比較復(fù)雜，并且需要嚴(yán)格的控制反應(yīng)的條件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種納米硫化鎘/聚苯乙烯核殼微球的制備方法，工藝操作簡單，成本低效率高，制備的核殼微球硫化鎘層致密均勻。
為實現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案中，采用化學(xué)溶液法制備核殼微球。首先用乳液聚合的方法制備出單分散的聚苯乙烯微球，將減壓蒸餾過的苯乙烯、十二烷基硫酸鈉、過硫酸鉀和二次去離子水按比例混合，反應(yīng)后用氯化鈉溶液破乳，過濾洗滌并干燥后得到聚苯乙烯微球；然后將已經(jīng)制備好的聚苯乙烯微球與硫源、鎘源混合于溶劑中加熱處理，反應(yīng)幾小時后即可獲得納米硫化鎘/聚苯乙烯核殼微球。
本發(fā)明的制備方法包括如下具體步驟(1)聚苯乙烯微球的制備將減壓蒸餾過的苯乙烯、十二烷基硫酸鈉、過硫酸鉀和二次去離子水按質(zhì)量比100∶(0.1～0.5)∶1∶574混合于三口燒瓶中，通氮氣20分鐘并迅速升溫至80℃，攪拌反應(yīng)6小時后，用氯化鈉溶液破乳，過濾并洗滌，在真空烘箱中干燥后得到聚苯乙烯微球。
本發(fā)明所說的二次去離子水是經(jīng)過常壓蒸餾過的去離子水。
(2)將聚苯乙烯微球、鎘源、硫源和溶劑按(40～60)∶(341～436.3)∶(111～125)∶50000的比例混合于錐形瓶中，超聲5分鐘，然后置于油浴中60～80℃加熱并攪拌2～4小時。反應(yīng)完成后，用乙醇或水洗滌并離心分離，烘箱中干燥得到粉末即為硫化鎘/聚苯乙烯核殼納米微球。
本發(fā)明所述的鎘源為含結(jié)晶水的氯化鎘、含結(jié)晶水的醋酸鎘，硫酸鎘或硝酸鎘；硫源為硫代乙酰胺，硫脲，二硫化碳或硫化銨；溶劑為乙醇，水或氨水。
本發(fā)明采用了均勻的聚苯乙烯微球作為硫化鎘生長的模板，控制了硫化鎘粒子的生長，使得到的硫化鎘粒子不僅小，而且生長均勻，致密。由于本發(fā)明采用的化學(xué)溶液法反應(yīng)溫和，溫度不超過80度，反應(yīng)時間不超過4小時；反應(yīng)原料便宜，只需要常用的鎘源、硫源，因而本發(fā)明方法操作簡單、成本低，效率高，生產(chǎn)周期短，制備的納米硫化鎘/聚苯乙烯核殼微球大小均勻，由硫化鎘構(gòu)成的殼材料致密均勻。


圖1為本發(fā)明實施例1所得到的納米硫化鎘/聚苯乙烯核殼微球的X-射線衍射圖。
圖2為乳液聚合法得到的尺寸均勻的聚苯乙烯微球。
圖3為本發(fā)明實施例1、2和3所得到的納米硫化鎘/聚苯乙烯核殼微球的透射電子顯微鏡照片。
具體實施例方式下面的實施例是對本發(fā)明的進一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
實施例1(1)將減壓蒸餾過的苯乙烯、十二烷基硫酸鈉、過硫酸鉀和去離子水按質(zhì)量比為100∶0.3∶1∶574混合于三口燒瓶中，通氮氣20分鐘并迅速升溫至80℃，攪拌反應(yīng)6小時后，用氯化鈉溶液破乳，過濾并洗滌，產(chǎn)物在室溫的真空烘箱中干燥24小時，得到250納米的聚苯乙烯微球。
(2)將聚苯乙烯微球50毫克、醋酸鎘436.3毫克、硫代乙酰胺123毫克和50克氨水混合于50mL錐形瓶燒杯中，超聲5分鐘，然后置于油浴中60℃加熱并攪拌4小時。反應(yīng)完成后，用乙醇或水洗滌并離心分離，烘箱中干燥得到粉末即為硫化鎘/聚苯乙烯核殼納米微球。
實施例2(1)將減壓蒸餾過的苯乙烯、十二烷基硫酸鈉、過硫酸鉀和去離子水按質(zhì)量比為100∶0.1∶1∶574混合于三口燒瓶中，通氮氣20分鐘并迅速升溫至80℃，攪拌反應(yīng)6小時后，用氯化鈉溶液破乳，過濾并洗滌，產(chǎn)物在室溫的真空烘箱中干燥24小時，得到的粉末為直徑約為375納米的聚苯乙烯微球。
(2)將聚苯乙烯微球60毫克、氯化鎘373.8毫克、硫脲124.6毫克和50克水混合于50mL錐形瓶中，超聲5分鐘，然后置于油浴中80℃加熱并攪拌2小時。反應(yīng)完成后，用乙醇或水洗滌并離心分離，烘箱中干燥得到粉末即為硫化鎘/聚苯乙烯核殼納米微球。
實施例3(1)將減壓蒸餾過的苯乙烯、十二烷基硫酸鈉、過硫酸鉀和去離子水按質(zhì)量比為100∶0.5∶1∶574混合于三口燒瓶中，通氮氣20分鐘并迅速升溫至80℃，攪拌反應(yīng)6小時后，用氯化鈉溶液破乳，過濾并洗滌，產(chǎn)物在室溫的真空烘箱中干燥24小時，得到的粉末為直徑約為130納米的聚苯乙烯微球。
(2)將聚苯乙烯微球40毫克、硫酸鎘341.2毫克、硫化銨111.3毫克和50克乙醇混合于50mL錐形瓶中，超聲5分鐘，然后至于油浴中60℃加熱并攪拌4小時。反應(yīng)完成后，用乙醇或水洗滌并離心分離，烘箱中干燥得到粉末即為硫化鎘/聚苯乙烯核殼納米微球。
由本發(fā)明實施例1得到的樣品的X-射線衍射譜圖如圖1，由圖1可見所制備的核殼材料中的硫化鎘為立方晶型，四個明顯的衍射峰分別對應(yīng)硫化鎘的四個晶面(111)、(200)、(220)和(311)。圖2為實施例1得到的聚苯乙烯微球的透射電鏡照片，可以看到聚苯乙烯微球外形規(guī)整，尺寸均勻，大小約為250納米。圖3(a)、(b)和(c)分別對應(yīng)的是實施例1、2和3得到的納米硫化鎘/聚苯乙烯核殼微球的透射電子顯微鏡照片，由圖可見所制備的核殼材料由中間的聚苯乙烯的核和外層的硫化鎘納米粒子構(gòu)成的殼材料組成，兩者襯度明顯。
權(quán)利要求
1.一種納米硫化鎘/聚苯乙烯核殼微球的制備方法，其特征在于包括如下具體步驟1)聚苯乙烯微球的制備將減壓蒸餾過的苯乙烯、十二烷基硫酸鈉、過硫酸鉀和二次去離子水按質(zhì)量比100∶(0.1～0.5)∶1∶574混合于三口燒瓶中，通氮氣20分鐘并迅速升溫至80℃，攪拌反應(yīng)6小時后，用氯化鈉溶液破乳，過濾并洗滌，在真空烘箱中干燥后得到聚苯乙烯微球；2)將聚苯乙烯微球、鎘源、硫源和溶劑按(40～60)∶(341～436.3)∶(111～125)∶50000的比例混合于錐形瓶中，超聲5分鐘后置于油浴中60～80℃加熱并攪拌2～4小時，反應(yīng)完成后，用乙醇或水洗滌并離心分離，烘箱中干燥得到粉末即為硫化鎘/聚苯乙烯核殼納米微球。
2.如權(quán)利要求1的納米硫化鎘/聚苯乙烯核殼微球的制備方法，其特征在于所述的鎘源為含結(jié)晶水的氯化鎘、含結(jié)晶水的醋酸鎘，硫酸鎘或硝酸鎘；硫源為硫代乙酰胺，硫脲，二硫化碳或硫化銨；溶劑為乙醇，水或氨水。
全文摘要
一種納米硫化鎘/聚苯乙烯核殼微球的制備方法，首先用乳液聚合的方法制備單分散的聚苯乙烯微球，將減壓蒸餾過的苯乙烯、十二烷基硫酸鈉、過硫酸鉀和二次去離子水按比例混合，通氮氣并迅速升溫至80℃，反應(yīng)后用氯化鈉溶液破乳，過濾洗滌并干燥后得到聚苯乙烯微球；然后將聚苯乙烯微球與硫源、鎘源混合于溶劑中，并經(jīng)加熱處理的方法制備出納米硫化鎘/聚苯乙烯核殼微球。所述的鎘源為含結(jié)晶水的氯化鎘、含結(jié)晶水的醋酸鎘，硫酸鎘或硝酸鎘；硫源為硫代乙酰胺，硫脲，二硫化碳或硫化銨，溶劑為乙醇，水或氨水。本發(fā)明方法操作簡單、成本低，生產(chǎn)周期短，制備的納米硫化鎘/聚苯乙烯核殼微球大小均勻，由硫化鎘構(gòu)成的殼材料致密均勻。
文檔編號C08K3/00GK1487019SQ0314197
公開日2004年4月7日 申請日期2003年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月31日
發(fā)明者張言波, 錢雪峰, 朱子康 申請人:上海交通大學(xué)