一種CdS/Cd(OH)₂復(fù)合納米線及其制備方法

專利名稱：一種CdS/Cd(OH)₂復(fù)合納米線及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種CdS/Cd(OH)2復(fù)合納米線及其制備方法。
背景技術(shù)：
一維多晶納米材料具有不同于單獨(dú)的納米顆粒和一維單晶納米結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性質(zhì)， 如納米晶粒間的電子、光子和能量轉(zhuǎn)移等，因而受到人們的廣泛關(guān)注，在各種光電子器件的制備方面具有重要的用途。在各種一維多晶納米材料中，半導(dǎo)體納米晶體，如Cds、CdSe, CdTe等，因其獨(dú)特的光電性質(zhì)而備受關(guān)注，并被廣泛應(yīng)用于光電子器件，太陽能電池，生物標(biāo)記和傳感器等領(lǐng)域。Cd(OH)2納米結(jié)構(gòu)材料作為重要的半導(dǎo)體納米材料CdS、CdSe和CdTe的前驅(qū)模板，具有重要的研究價(jià)值。Jiang等人通過在NaOH水溶液中超聲新生成的Cd(OH)2沉淀得到了 Cd(OH)2的納米棒結(jié)構(gòu)，以此為模板通過H2S, H2Se, H2Te處理制備了 CdS、CdSe, CdTe 納米棒(Jiang, L. P. etc. , Journal of Nanoscience and Nanotechnology 2006,6，(8)， 2584-2587.)。而CdS/CcKe、CdS/CdTe復(fù)合型一維多晶納米材料具有更加獨(dú)特的光電特性， 在光電子器件、太陽能電池等領(lǐng)域具有更加廣闊的用途，因此制備出CdS納米晶體(NCs)含量可控、納米線尺寸可控的CdS/Cd(OH)2復(fù)合納米線具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種簡單、潔凈、高效的CdS/Cd(OH)2復(fù)合納米線的制備方法。本發(fā)明所提供的制備CdS/Cd(OH)2復(fù)合納米線的方法，包括下述步驟1)將鎘鹽、單體、紫外光引發(fā)劑和乙基氰乙基纖維素混合，溶解均勻，得到混合液； 其中，所述鎘鹽為丙烯酸鎘(CdAA2)或甲基丙烯酸鎘(CdMA2),所述單體為丙烯酸(AA)或甲基丙烯酸(MA)；2)將所述混合溶液制成溶液薄膜；3)將所述溶液薄膜置于紫外光源下輻照，使溶液薄膜中的單體聚合，得到乙基氰乙基纖維素/聚丙烯酸/鎘鹽復(fù)合膜或乙基氰乙基纖維素/聚甲基丙烯酸/鎘鹽復(fù)合膜；4)將乙基氰乙基纖維素/聚丙烯酸/鎘鹽復(fù)合膜或乙基氰乙基纖維素/聚甲基丙烯酸/鎘鹽復(fù)合膜用氣體進(jìn)行處理，得到乙基氰乙基纖維素/聚丙烯酸/硫化鎘納米晶體復(fù)合膜或乙基氰乙基纖維素/聚甲基丙烯酸/硫化鎘納米晶體復(fù)合膜；幻將所述乙基氰乙基纖維素/聚丙烯酸/硫化鎘納米晶體復(fù)合膜或乙基氰乙基纖維素/聚甲基丙烯酸/硫化鎘納米晶體復(fù)合膜在有氧條件下進(jìn)行燒結(jié)，得到CdS/CdO納米顆粒；6)將所述CdS/CdO納米顆粒分散于去離子中或去離子水與乙醇的混合溶液中，得到CdS/CdO納米顆粒分散液，再對(duì)分散液進(jìn)行超聲處理，得到CdS/Cd (OH)2復(fù)合納米線。其中，步驟1)中，所述鎘鹽、單體、紫外光引發(fā)劑以及乙基氰乙基纖維素的質(zhì)量比可為(0.2-1) (5-25) (0.05-0.2) (5-15)，更進(jìn)一步為 0. 5 (9-21) 0. 1 9。所述紫外光引發(fā)劑具體可為2-羥基-2-甲基苯丙酮、1-羥基環(huán)己基苯基甲酮、 2-甲基-2-(4-嗎啉基)-144-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2，4，6_三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、和2-羥基-2-甲基-l-[4-(2-羥基乙氧基)苯基]-1-丙酮中的一種。所述乙基氰乙基纖維素的分子量可為1000-100000Da，優(yōu)選為10000_80000Da。為了便于步驟1)中的四種原料混合均勻，可先將鎘鹽、單體和紫外光引發(fā)劑混合均勻，再與乙基氰乙基纖維素(E-CE) C混合，室溫下密閉避光放置5天以上使乙基氰乙基纖維素溶解均勻，得到混合溶液。步驟2、中是將乙基氰乙基纖維素/甲基丙烯酸/甲基丙烯酸鎘的溶液采用常規(guī)方法制成溶液薄膜，如在由玻璃板、聚酯薄膜和聚四氟乙烯墊片組成的液晶盒中壓制成溶液薄膜。所述溶液薄膜的厚度可為10-500 μ m。步驟3)中，所述紫外光輻照強(qiáng)度可為1-lOOmW/cm2 ；輻照的時(shí)間可為5-20min。步驟4)中，氣體處理的時(shí)間可為10-40小時(shí)。步驟5)中，所述燒結(jié)的溫度為350-1000°C，優(yōu)選400-600°C ；所述燒結(jié)的時(shí)間為 2-48小時(shí)。通過調(diào)節(jié)燒結(jié)的時(shí)間可以獲得不同CdS含量的CdS/CdO納米顆粒。步驟6)中，所述CdS/CdO納米顆粒分散液中CdS/CdO納米顆粒的含量可為Img/ ml-200mg/ml，優(yōu)選10mg/ml-100mg/ml ；所述超聲處理中，超聲波功率為10瓦-200瓦，超聲處理的時(shí)間為2-M小時(shí)。所述去離子水與乙醇的混合溶液中去離子水與乙醇的質(zhì)量比為 (2-8) (8-1)。本發(fā)明制備得到的CdS/Cd (OH) 2復(fù)合納米線的直徑可為2-100納米，優(yōu)選10_50納米；長度可為50納米-100微米，優(yōu)選1-50微米；所述CdS/Cd (OH)2納米線的中CdS納米晶體的百分含量為1_70%。本發(fā)明的方法將甲基丙烯酸鎘(或丙烯酸鎘)、甲基丙烯酸(或丙烯酸單體)以及紫外光引發(fā)劑與乙基氰乙基纖維素混合，將混合溶液制成溶液薄膜；在紫外光源下輻照， 使溶液薄膜中的甲基丙烯酸聚合，得到(E-CE)C/PMA/CdMA2復(fù)合膜；再經(jīng)吐3氣氛處理后，使無機(jī)鹽轉(zhuǎn)化為CdS無機(jī)半導(dǎo)體納米顆粒，經(jīng)干燥燒結(jié)并部分氧化CdS納米晶體后得到CdS/ CdO納米晶體；然后分散于去離子水中或去離子水/乙醇混合液中，并經(jīng)超聲波處理，使CdO 與水發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镃d(OH)2,同時(shí)形成CdS/Cd(OH)2復(fù)合納米線。本發(fā)明制備CdS/Cd(OH)2復(fù)合納米線的方法不需要使用價(jià)格昂貴的高溫高壓反應(yīng)設(shè)備和復(fù)雜的物理或化學(xué)制備納米晶體的工藝步驟，工藝簡單，成本低廉；所制備得到的 CdS/Cd (OH) 2復(fù)合納米線中CdS納米晶體含量可控；復(fù)合納米線中的CdS納米晶體中保持了良好的單分散性，從而賦予其顯著的光致熒光量子效應(yīng)(見附圖4和幻；納米線的長徑比和尺寸可控，適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。該CdS/Cd(OH)2復(fù)合納米線可應(yīng)用于光電子器件， 太陽能電池，生物標(biāo)記和傳感器等領(lǐng)域。


圖1為實(shí)施例2制備的CdS/Cd (OH)2納米線的掃描電子顯微照片。圖2是實(shí)施例15制備的CdS/Cd(OH) 2納米線的掃描電子顯微照片。圖3中曲線a是供對(duì)比參考的純CdS納米線的X射線衍射圖譜，曲線b是實(shí)施例
41制備的CdS/Cd(0H)2納米線的X射線衍射圖譜；曲線c是實(shí)施例3制備的CdS/Cd(0H)2納米線的X射線衍射圖譜；曲線d是實(shí)施例9制備的CdS/Cd (OH) 2納米線的X射線衍射圖譜。圖4為實(shí)施例2制備的CdS/Cd(0H)2復(fù)合納米線的高分辨透射電子顯微照片，其中的CdS納米顆粒保持了較好的單分散性，圖中標(biāo)示=I-CdS納米顆粒，2-CdS/Cd(0H)2復(fù)合納米線。圖5中曲線a、b、c、d分別為實(shí)施例1、實(shí)施例6、實(shí)施例13和實(shí)施例16所制備的 CdS/Cd (OH)2納米線的光致熒光光譜。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不局限于此。下述實(shí)施例中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。實(shí)施例1 (1)將0. 5g丙烯酸鎘(CdAA2)、9. Og丙烯酸(AA)、0· Ig紫外光引發(fā)劑(2_羥基-2-甲基苯丙酮)混合均勻得到澄清溶液，然后與9. Og的乙基氰乙基纖維素[(E-CE)C] (分子量為50000)在玻璃容器中混合，密閉并在室溫下避光放置5天以上使其溶解均勻，得到質(zhì)量濃度為50%的(E-CE) C/AA/CdAA2的均勻溶液(該溶液中(E-CE) C作為溶質(zhì)，AA作為溶劑(同時(shí)也是聚合單體)構(gòu)成溶液)。( 將上述溶液在玻璃板\聚酯薄膜和聚四氟乙烯墊片組成的液晶盒中壓制成厚度約為100 μ m的溶液薄膜。( 然后將溶液薄膜置于紫外光源(強(qiáng)度為lOOmW/cm2)下輻照5min，使體系中的AA單體聚合，得到(E-CE) C/PAA/CdAA2 復(fù)合膜。(4)取出(E-CE)合膜置于通有壓5氣體的密閉容器中處理Mh，得到淡黃色透明的(E-CE)C/PAA/CdSNCs復(fù)合膜。(5)將(E-CE)C/PAA/CdS NCs復(fù)合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結(jié)Ih除去有機(jī)組分，并部分氧化CdS，得到棕黃色CdS/ CdO納米顆粒，硫元素分析CdS晶體含量為71. 5%。(6)將燒結(jié)得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水中，室溫下于功率為100W的超聲儀中超聲處理5h，使CdO與水完全反應(yīng)成 Cd(OH)2，得到黃色的CdS/Cd(OH)2絮狀物，真空干燥后得到黃色CdS/Cd(0H)2納米線，測(cè)得納米線的平均直徑為31納米，平均長度為7. 2微米，硫元素分析CdS晶體含量為70. 3 %，該納米線在波長為400納米的紫外光激發(fā)下其最大熒光發(fā)射峰位于540納米，具有顯著的光致熒光量子效應(yīng)。實(shí)施例2 (1)將0. 5g丙烯酸鎘(CdAA2)、9. Og丙烯酸(AA)、0· Ig紫外光引發(fā)劑(2_羥基-2-甲基苯丙酮)混合均勻得到澄清溶液，然后與9. Og的乙基氰乙基纖維素[(E-CE)C] (分子量50000)在玻璃容器中混合，密閉并在室溫下避光放置5天以上使其溶解均勻，得到質(zhì)量濃度為50%的(E-CE) C/AA/CdAA2的均勻溶液。(2)將上述溶液在玻璃板\聚酯薄膜和聚四氟乙烯墊片組成的液晶盒中壓制成厚度約為100 μ m的溶液薄膜。( 然后將溶液薄膜置于紫外光源(強(qiáng)度為50mW/cm2)下輻照lOmin，使體系中的AA單體聚合，得到(E-CE)C/ PAA/CdAA2復(fù)合膜。(4)取出(E-CE) C/PAA/CdAA2復(fù)合膜置于通有H2S氣體的密閉容器中處理 Mh，得到淡黃色透明的(E-CE) C/PAA/CdSNCs 復(fù)合膜。(5)將(E-CE) C/PAA/CdS NCs 復(fù)合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結(jié)池除去有機(jī)組分，并部分氧化CdS，得到棕
5黃色CdS/CdO納米顆粒，硫元素分析CdS晶體含量為63. 5%。(6)將燒結(jié)得到的CdS/CdO 納米顆粒分散于去離子水中，室溫下于功率為100W的超聲儀中超聲處理5h，使CdO與水完全反應(yīng)成Cd (OH)2，得到黃色的CdS/Cd (OH)2絮狀物，真空干燥后得到黃色CdS/Cd(0H)2納米線，測(cè)得納米線的平均直徑為30納米，平均長度為7. 5微米，硫元素分析CdS晶體含量為 61.4%,該納米線在波長為400納米的紫外光激發(fā)下其最大熒光發(fā)射峰位于535納米，具有顯著的光致熒光量子效應(yīng)。實(shí)施例3 (1)將0.5g甲基丙烯酸鎘(CdMA2)、9. Og甲基丙烯酸(MA)、0. Ig光引發(fā)劑2_羥基-2-甲基苯丙酮混合均勻得到澄清溶液，然后與9. Og的(E-CE)C(分子量50000)在玻璃容器中混合，密閉并在室溫下避光放置5天以上使其溶解均勻，得到質(zhì)量濃度為50%的 (E-CE)C/MA/CdMA2的均勻溶液。( 將上述溶液在玻璃板，聚酯薄膜和聚四氟乙烯墊片組成的液晶盒中壓制成厚度約為100 μ m的溶液薄膜。( 然后將溶液薄膜置于紫外光源(強(qiáng)度為50mW/cm2)下輻照lOmin，使體系中的MA單體聚合，得到(E-CE)C/PMA/CdMA2復(fù)合膜。 (4)取出伍義幻(/ 默/^(1默2復(fù)合膜置于通有H2S氣體的密閉容器中處理Mh，得到淡黃色透明的(E-CE) C/PMA/CdSNCs復(fù)合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復(fù)合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結(jié)池除去有機(jī)組分，并部分氧化CdS，得到棕黃色CdS/CdO納米顆粒，硫元素分析CdS晶體含量為8%。(6)將燒結(jié)得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水中，室溫于功率為100W的超聲儀中超聲處理5h，使CdO與水完全反應(yīng)成Cd (OH)2，得到黃色的CdS/Cd(OH)2絮狀物，真空干燥后得到黃色CdS/Cd(OH)2納米線，測(cè)得納米線的平均直徑為30納米，平均長度為7. 4微米，硫元素分析CdS晶體含量為52. 7 %，該納米線在波長為400納米的紫外光激發(fā)下其最大熒光發(fā)射峰位于530納米，具有顯著的光致熒光量子效應(yīng)。實(shí)施例4 (1)將0. 5g甲基丙烯酸鎘(CdMA2)、13. 5g甲基丙烯酸(ΜΑ)、0· Ig光引發(fā)劑2_羥基-2-甲基苯丙酮混合均勻得到澄清溶液，然后與9. Og的(E-CE) C(分子量50000)在玻璃容器中混合，密閉并在室溫下避光放置5天以上使其溶解均勻，得到質(zhì)量濃度為40%的 (E-CE)C/MA/CdMA2的均勻溶液。( 將上述溶液在玻璃板，聚酯薄膜和聚四氟乙烯墊片組成的液晶盒中壓制成厚度約為100 μ m的溶液薄膜。( 然后將溶液薄膜置于紫外光源下 (強(qiáng)度為50mW/cm2)輻照lOmin，使體系中的MA單體聚合，得到(E-CE) C/PMA/CdMA2復(fù)合膜。 (4)取出伍義幻(/ 默/^(1默2復(fù)合膜置于通有H2S氣體的密閉容器中處理Mh，得到淡黃色透明的(E-CE) C/PMA/CdSNCs復(fù)合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復(fù)合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結(jié)4h除去有機(jī)組分，并部分氧化CdS，得到棕黃色CdS/CdO納米顆粒，硫元素分析CdS晶體含量為48. 1%。(6)將燒結(jié)得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水中，室溫于功率為100W的超聲儀中超聲處理證，使CdO與水完全反應(yīng)成Cd (OH)2，得到淡黃色的CdS/Cd(0H)2絮狀物，真空干燥后得到淡黃色CdS/Cd(0H)2納米線，測(cè)得納米線的平均直徑為30納米，平均長度為7. 5微米，硫元素分析CdS晶體含量為46. 9 %，該納米線在波長為400納米的紫外光激發(fā)下其最大熒光發(fā)射峰位于470納米和530納米，具有顯著的光致熒光量子效應(yīng)。實(shí)施例5
6
(1)將0. 5g甲基丙烯酸鎘(CdMA2)、21. Og甲基丙烯酸(ΜΑ)、0· Ig光引發(fā)劑2_羥基-2-甲基苯丙酮混合均勻得到澄清溶液，然后與9. Og的(E-CE) C(分子量50000)在玻璃容器中混合，密閉并在室溫下避光放置5天以上使其溶解均勻，得到質(zhì)量濃度為30%的 (E-CE)C/MA/CdMA2的均勻溶液。( 將上述溶液在玻璃板，聚酯薄膜和聚四氟乙烯墊片組成的液晶盒中壓制成厚度約為100 μ m的溶液薄膜。( 然后將溶液薄膜置于紫外光源(強(qiáng)度為50mW/cm2)下輻照lOmin，使體系中的MA單體聚合，得到(E-CE)C/PMA/CdMA2復(fù)合膜。 (4)取出伍義幻(/ 默/^(1默2復(fù)合膜置于通有H2S氣體的密閉容器中處理Mh，得到淡黃色透明的(E-CE) C/PMA/CdSNCs復(fù)合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復(fù)合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結(jié)他除去有機(jī)組分，并部分氧化CdS，得到棕黃色CdS/CdO納米顆粒，硫元素分析CdS晶體含量為32. 4%。(6)將燒結(jié)得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水中，室溫于功率為100W的超聲儀中超聲處理證，使CdO與水完全反應(yīng)成Cd (OH)2，得到淡黃色的CdS/Cd(0H)2絮狀物，真空干燥后得到淡黃色CdS/Cd(0H)2納米線，測(cè)得納米線的平均直徑為30納米，平均長度為7. 7微米，硫元素分析CdS晶體含量為30. 5 %，該納米線在波長為400納米的紫外光激發(fā)下其最大熒光發(fā)射峰為位于470納米和535納米，具有顯著的光致熒光量子效應(yīng)。實(shí)施例6:(1)將0.5g甲基丙烯酸鎘(CdMA2)、9. Og甲基丙烯酸(MA)、0. Ig光引發(fā)劑2_羥基-2-甲基苯丙酮混合均勻得到澄清溶液，然后與9. Og的(E-CE)C(分子量30000)在玻璃容器中混合，密閉并在室溫下避光放置5天以上使其溶解均勻，得到質(zhì)量濃度為50%的 (E-CE)C/MA/CdMA2的均勻溶液。( 將上述溶液在玻璃板，聚酯薄膜和聚四氟乙烯墊片組成的液晶盒中壓制成厚度約為100 μ m的溶液薄膜。( 然后將溶液薄膜置于紫外光源(強(qiáng)度為50mW/cm2)下輻照lOmin，使體系中的MA單體聚合，得到(E-CE)C/PMA/CdMA2復(fù)合膜。 (4)取出伍義幻(/ 默/^(1默2復(fù)合膜置于通有H2S氣體的密閉容器中處理Mh，得到淡黃色透明的(E-CE) C/PMA/CdSNCs復(fù)合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復(fù)合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結(jié)IOh除去有機(jī)組分，并部分氧化CdS，得到棕黃色CdS/CdO納米顆粒，硫元素分析CdS晶體含量為9%。(6)將燒結(jié)得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水中，室溫于功率為100W的超聲儀中超聲處理證，使CdO與水完全反應(yīng)成Cd (OH)2，得到淡黃色的CdS/Cd(0H)2絮狀物，真空干燥后得到淡黃色CdS/Cd(0H)2納米線，測(cè)得納米線的平均直徑為30納米，平均長度為7. 3微米，硫元素分析CdS晶體含量為23. 5 %，該納米線在波長為400納米的紫外光激發(fā)下其最大熒光發(fā)射峰位于470納米和560納米，具有顯著的光致熒光量子效應(yīng)。實(shí)施例7 (1)將0.5g甲基丙烯酸鎘(CdMA2)、9. Og甲基丙烯酸(MA)、0. Ig光引發(fā)劑2_羥基-2-甲基苯丙酮混合均勻得到澄清溶液，然后與9. Og的(E-CE)C(分子量30000)在玻璃容器中混合，密閉并在室溫下避光放置5天以上使其溶解均勻，得到質(zhì)量濃度為50%的 (E-CE)C/MA/CdMA2的均勻溶液。( 將上述溶液在玻璃板，聚酯薄膜和聚四氟乙烯墊片組成的液晶盒中壓制成厚度約為100 μ m的溶液薄膜。( 然后將溶液薄膜置于紫外光源(強(qiáng)度為50mW/cm2)下輻照lOmin，使體系中的MA單體聚合，得到(E-CE)C/PMA/CdMA2復(fù)合膜。 (4)取出伍義幻(/ 默/^(1默2復(fù)合膜置于通有H2S氣體的密閉容器中處理Mh，得到淡黃色
7透明的(E-CE) C/PMA/CdSNCs復(fù)合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復(fù)合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結(jié)1 除去有機(jī)組分，并部分氧化CdS，得到棕黃色CdS/CdO納米顆粒，硫元素分析CdS晶體含量為12. 3%。(6)將燒結(jié)得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水中，室溫于功率為100W的超聲儀中超聲處理證，使CdO與水完全反應(yīng)成Cd (OH)2，得到微黃色的CdS/Cd(0H)2絮狀物，真空干燥后得到微黃色CdS/Cd(0H)2納米線，測(cè)得納米線的平均直徑為30納米，平均長度為7. 3微米，硫元素分析CdS晶體含量為10.6%，該納米線在波長為400納米的紫外光激發(fā)下其最大熒光發(fā)射峰位于460納米和520納米，具有顯著的光致熒光量子效應(yīng)。實(shí)施例8 (1)將0. 5g甲基丙烯酸鎘(CdMA2)、9. Og甲基丙烯酸(ΜΑ)、0· Ig光引發(fā)劑(2_羥基-2-甲基苯丙酮)混合均勻得到澄清溶液，然后與9. Og的(E-CE) C (分子量80000)在玻璃容器中混合，密閉并在室溫下避光放置5天以上使其溶解均勻，得到質(zhì)量濃度為50%的 (E-CE)C/MA/CdMA2的均勻溶液。( 將上述溶液在玻璃板，聚酯薄膜和聚四氟乙烯墊片組成的液晶盒中壓制成厚度約為100 μ m的溶液薄膜。( 然后將溶液薄膜置于紫外光源(強(qiáng)度為50mW/cm2)下輻照lOmin，使體系中的MA單體聚合，得到(E-CE)C/PMA/CdMA2復(fù)合膜。 (4)取出伍義幻(/ 默/^(1默2復(fù)合膜置于通有H2S氣體的密閉容器中處理Mh，得到淡黃色透明的(E-CE) C/PMA/CdSNCs復(fù)合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復(fù)合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結(jié)20h除去有機(jī)組分，并部分氧化CdS，得到棕黃色CdS/CdO納米顆粒，硫元素分析CdS晶體含量為4.1%。(6)將燒結(jié)得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水中，室溫于功率為100W的超聲儀中超聲處理證，使CdO與水完全反應(yīng)成Cd (OH)2,得到微黃色的CdS/Cd (OH)2絮狀物，真空干燥后得到微黃色CdS/Cd (OH)2納米線，測(cè)得納米線的平均直徑為30納米，平均長度為7. 3微米，硫元素分析CdS晶體含量為3. 6 %，該納米線在波長為400納米的紫外光激發(fā)下其最大熒光發(fā)射峰為462納米，具有顯著的光致熒光量子效應(yīng)。實(shí)施例9 (1)將0.5g甲基丙烯酸鎘(CdMA2)、9. Og甲基丙烯酸(MA)、0. Ig光引發(fā)劑2_羥基-2-甲基苯丙酮混合均勻得到澄清溶液，然后與9. Og的(E-CE)C(分子量10000)在玻璃容器中混合，密閉并在室溫下避光放置5天以上使其溶解均勻，得到質(zhì)量濃度為50%的 (E-CE)C/MA/CdMA2的均勻溶液。( 將上述溶液在玻璃板，聚酯薄膜和聚四氟乙烯墊片組成的液晶盒中壓制成厚度約為100 μ m的溶液薄膜。( 然后將溶液薄膜置于紫外光源(強(qiáng)度為50mW/cm2)下輻照lOmin，使體系中的MA單體聚合，得到(E-CE)C/PMA/CdMA2復(fù)合膜。 (4)取出伍義幻(/ 默/^(1默2復(fù)合膜置于通有H2S氣體的密閉容器中處理Mh，得到淡黃色透明的(E-CE) C/PMA/CdSNCs復(fù)合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復(fù)合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結(jié)24h除去有機(jī)組分，并部分氧化CdS，得到棕黃色CdS/CdO納米顆粒，硫元素分析CdS晶體含量為1.5%。(6)將燒結(jié)得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水中，室溫于功率為100W的超聲儀中超聲處理證，使CdO與水完全反應(yīng)成Cd (OH)2,得到微黃色的CdS/Cd (OH)2絮狀物，真空干燥后得到微黃色CdS/Cd (OH)2納米線，測(cè)得納米線的平均直徑為30納米，平均長度為7. 3微米，硫元素分析CdS晶體含量為1. 1%，該納米線在波長為400納米的紫外光激發(fā)下其最大熒光發(fā)射峰為460納米，具有顯著的光致熒光量子效應(yīng)。實(shí)施例10 (1)將0.5g甲基丙烯酸鎘(CdMA2)、9. Og甲基丙烯酸(MA)、0. Ig光引發(fā)劑2_羥基-2-甲基苯丙酮混合均勻得到澄清溶液，然后與9. Og的(E-CE)C(分子量50000)在玻璃容器中混合，密閉并在室溫下避光放置5天以上使其溶解均勻，得到質(zhì)量濃度為50%的 (E-CE)C/MA/CdMA2的均勻溶液。(2)將上述溶液在玻璃板，聚酯薄膜和聚四氟乙烯墊片組成的液晶盒中壓制成厚度約為100 μ m的溶液薄膜。( 然后將溶液薄膜置于紫外光源(強(qiáng)度為50mW/cm2)下輻照lOmin，使體系中的MA單體聚合，得到(E-CE) C/PMA/CdMA2復(fù)合膜。(4) 取出(E-CE) C/PMA/CdMA2復(fù)合膜置于通有H2S氣體的密閉容器中處理Mh，得到淡黃色透明的(E-CE) C/PMA/CdSNCs復(fù)合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復(fù)合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結(jié)4h除去有機(jī)組分，得到棕黃色CdS/CdO納米顆粒，硫元素分析CdS晶體含量為48. 3 %。(6)將燒結(jié)得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水/乙醇質(zhì)量比8/1的混合溶劑中，室溫于功率為100W的超聲儀中超聲處理證，使CdO與水完全反應(yīng)成Cd(OH)2, 得到淡黃色的CdS/Cd (OH)2絮狀物，真空干燥后得到淡黃色CdS/Cd (OH)2納米線，測(cè)得納米線的平均直徑為35納米，平均長度為6. 3微米，硫元素分析CdS晶體含量為47. 1 %，該納米線在波長為400納米的紫外光激發(fā)下其最大熒光發(fā)射峰位于465納米和530納米，具有顯著的光致熒光量子效應(yīng)。實(shí)施例11 (1)將0.5g甲基丙烯酸鎘(CdMA2)、9. Og甲基丙烯酸(MA)、0. Ig光引發(fā)劑2_羥基-2-甲基苯丙酮混合均勻得到澄清溶液，然后與9. Og的(E-CE) C(分子量50000)在玻璃容器中混合，密閉并在室溫下避光放置5天以上使其溶解均勻，得到質(zhì)量濃度為50%的 (E-CE)C/MA/CdMA2的均勻溶液。(2)將上述溶液在玻璃板，聚酯薄膜和聚四氟乙烯墊片組成的液晶盒中壓制成厚度約為100 μ m的溶液薄膜。( 然后將溶液薄膜置于紫外光源(強(qiáng)度為50mW/cm2)下輻照lOmin，使體系中的MA單體聚合，得到(E-CE) C/PMA/CdMA2復(fù)合膜。(4) 取出(E-CE) C/PMA/CdMA2復(fù)合膜置于通有H2S氣體的密閉容器中處理Mh，得到淡黃色透明的(E-CE) C/PMA/CdSNCs復(fù)合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復(fù)合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結(jié)4h除去有機(jī)組分，得到棕黃色CdS/CdO納米顆粒，硫元素分析CdS晶體含量為47. 6%0(6)將燒結(jié)得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水/乙醇質(zhì)量比6/1的混合溶劑中，室溫于功率為100W的超聲儀中超聲處理證，使CdO與水完全反應(yīng)成Cd(OH)2, 得到淡黃色的CdS/Cd (OH)2絮狀物，真空干燥后得到淡黃色CdS/Cd (OH)2納米線，測(cè)得納米線的平均直徑為33納米，平均長度為5. 4微米，硫元素分析CdS晶體含量為45. 9%，該納米線在波長為400納米的紫外光激發(fā)下其最大熒光發(fā)射峰位于468納米和540納米，具有顯著的光致熒光量子效應(yīng)。實(shí)施例12 (1)將0.5g甲基丙烯酸鎘(CdMA2)、9. Og甲基丙烯酸(MA)、0. Ig光引發(fā)劑2_羥基-2-甲基苯丙酮混合均勻得到澄清溶液，然后與9. Og的(E-CE)C(分子量10000)在玻璃容器中混合，密閉并在室溫下避光放置5天以上使其溶解均勻，得到質(zhì)量濃度為50%的 (E-CE)C/MA/CdMA2的均勻溶液。(2)將上述溶液在玻璃板，聚酯薄膜和聚四氟乙烯墊片組成的液晶盒中壓制成厚度約為100 μ m的溶液薄膜。( 然后將溶液薄膜置于紫外光源(強(qiáng)度為50mW/cm2)下輻照lOmin，使體系中的MA單體聚合，得到(E-CE) C/PMA/CdMA2復(fù)合膜。(4) 取出(E-CE) C/PMA/CdMA2復(fù)合膜置于通有H2S氣體的密閉容器中處理Mh，得到淡黃色透明的(E-CE) C/PMA/CdSNCs復(fù)合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復(fù)合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結(jié)4h除去有機(jī)組分，得到棕黃色CdS/CdO納米顆粒，硫元素分析CdS晶體含量為47. 5%0(6)將燒結(jié)得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水/乙醇質(zhì)量比4/1的混合溶劑中，室溫于功率為100W的超聲儀中超聲處理證，使CdO與水完全反應(yīng)成Cd(OH)2, 得到淡黃色的CdS/Cd (OH)2絮狀物，真空干燥后得到淡黃色CdS/Cd (OH)2納米線，測(cè)得納米線的平均直徑為36納米，平均長度為3. 6微米，硫元素分析CdS晶體含量為46. 3 %，該納米線在波長為400納米的紫外光激發(fā)下其最大熒光發(fā)射峰位于470納米和540納米，具有顯著的光致熒光量子效應(yīng)。實(shí)施例13 (1)將0.5g甲基丙烯酸鎘(CdMA2)、9. Og甲基丙烯酸(MA)、0. Ig光引發(fā)劑2_羥基-2-甲基苯丙酮混合均勻得到澄清溶液，然后與9. Og的(E-CE)C(分子量50000)在玻璃容器中混合，密閉并在室溫下避光放置5天以上使其溶解均勻，得到質(zhì)量濃度為50%的 (E-CE)C/MA/CdMA2的均勻溶液。(2)將上述溶液在玻璃板，聚酯薄膜和聚四氟乙烯墊片組成的液晶盒中壓制成厚度約為100 μ m的溶液薄膜。( 然后將溶液薄膜置于紫外光源(強(qiáng)度為50mW/cm2)下輻照lOmin，使體系中的MA單體聚合，得到(E-CE) C/PMA/CdMA2復(fù)合膜。(4) 取出(E-CE) C/PMA/CdMA2復(fù)合膜置于通有H2S氣體的密閉容器中處理Mh，得到淡黃色透明的(E-CE) C/PMA/CdSNCs復(fù)合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復(fù)合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結(jié)4h除去有機(jī)組分，得到棕黃色CdS/CdO納米顆粒，硫元素分析CdS晶體含量為47. 3%0(6)將燒結(jié)得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水/乙醇質(zhì)量比2/1的混合溶劑中，室溫于功率為100W的超聲儀中超聲處理證，使CdO與水完全反應(yīng)成Cd(OH)2, 得到淡黃色的CdS/Cd (OH)2絮狀物，真空干燥后得到淡黃色CdS/Cd (OH)2納米線，測(cè)得納米線的平均直徑為35納米，平均長度為2. 4微米，硫元素分析CdS晶體含量為46. 1 %，該納米線在波長為400納米的紫外光激發(fā)下其最大熒光發(fā)射峰位于470納米和520納米，具有顯著的光致熒光量子效應(yīng)。實(shí)施例14 (1)將0.5g甲基丙烯酸鎘(CdMA2)、9. Og甲基丙烯酸(MA)、0. Ig光引發(fā)劑2_羥基-2-甲基苯丙酮混合均勻得到澄清溶液，然后與9. Og的(E-CE)C(分子量50000)在玻璃容器中混合，密閉并在室溫下避光放置5天以上使其溶解均勻，得到質(zhì)量濃度為50%的 (E-CE)C/MA/CdMA2的均勻溶液。(2)將上述溶液在玻璃板，聚酯薄膜和聚四氟乙烯墊片組成的液晶盒中壓制成厚度約為100 μ m的溶液薄膜。( 然后將溶液薄膜置于紫外光源(強(qiáng)度為50mW/cm2)下輻照lOmin，使體系中的MA單體聚合，得到(E-CE) C/PMA/CdMA2復(fù)合膜。(4) 取出(E-CE) C/PMA/CdMA2復(fù)合膜置于通有H2S氣體的密閉容器中處理Mh，得到淡黃色透明的(E-CE) C/PMA/CdSNCs復(fù)合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復(fù)合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結(jié)4h除去有機(jī)組分，得到棕黃色CdS/CdO納米顆粒，硫元素分析CdS晶體含量為47. 8%。(6)將燒結(jié)得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水/乙醇質(zhì)量比1/1的混合溶劑中，室溫于功率為100W的超聲儀中超聲處理證，使CdO與水完全反應(yīng)成Cd(OH)2, 得到淡黃色的CdS/Cd (OH)2絮狀物，真空干燥后得到淡黃色CdS/Cd (OH)2納米線，測(cè)得納米
10線的平均直徑為36納米，平均長度為1. 5微米，硫元素分析CdS晶體含量為46. 3 %，該納米線在波長為400納米的紫外光激發(fā)下其最大熒光發(fā)射峰位于460納米和520納米，具有顯著的光致熒光量子效應(yīng)。實(shí)施例15 (1)將0.5g甲基丙烯酸鎘(CdMA2)、9. Og甲基丙烯酸(MA)、0. Ig光引發(fā)劑2_羥基-2-甲基苯丙酮混合均勻得到澄清溶液，然后與9. Og的(E-CE)C(分子量50000)在玻璃容器中混合，密閉并在室溫下避光放置5天以上使其溶解均勻，得到質(zhì)量濃度為50%的 (E-CE)C/MA/CdMA2的均勻溶液。(2)將上述溶液在玻璃板，聚酯薄膜和聚四氟乙烯墊片組成的液晶盒中壓制成厚度約為100 μ m的溶液薄膜。( 然后將溶液薄膜置于紫外光源(強(qiáng)度為50mW/cm2)下輻照lOmin，使體系中的MA單體聚合，得到(E-CE) C/PMA/CdMA2復(fù)合膜。(4) 取出(E-CE) C/PMA/CdMA2復(fù)合膜置于通有H2S氣體的密閉容器中處理Mh，得到淡黃色透明的(E-CE) C/PMA/CdSNCs復(fù)合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復(fù)合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結(jié)4h除去有機(jī)組分，得到棕黃色CdS/CdO納米顆粒，硫元素分析CdS晶體含量為47. 4%0(6)將燒結(jié)得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水/乙醇質(zhì)量比1/2的混合溶劑中，室溫于功率為100W的超聲儀中超聲處理證，使CdO與水完全反應(yīng)成Cd(OH)2, 得到淡黃色的CdS/Cd (OH)2絮狀物，真空干燥后得到淡黃色CdS/Cd (OH)2納米線，測(cè)得納米線的平均直徑為33納米，平均長度為1. 0微米，硫元素分析CdS晶體含量為46. 1 %，該納米線在波長為400納米的紫外光激發(fā)下其最大熒光發(fā)射峰位于465納米和530納米，具有顯著的光致熒光量子效應(yīng)。實(shí)施例16 (1)將0.5g甲基丙烯酸鎘(CdMA2)、9. Og甲基丙烯酸(MA)、0. Ig光引發(fā)劑2_羥基-2-甲基苯丙酮混合均勻得到澄清溶液，然后與9. Og的(E-CE)C(分子量50000)在玻璃容器中混合，密閉并在室溫下避光放置5天以上使其溶解均勻，得到質(zhì)量濃度為50%的 (E-CE)C/MA/CdMA2的均勻溶液。(2)將上述溶液在玻璃板，聚酯薄膜和聚四氟乙烯墊片組成的液晶盒中壓制成厚度約為100 μ m的溶液薄膜。( 然后將溶液薄膜置于紫外光源(強(qiáng)度為50mW/cm2)下輻照lOmin，使體系中的MA單體聚合，得到(E-CE) C/PMA/CdMA2復(fù)合膜。(4) 取出(E-CE) C/PMA/CdMA2復(fù)合膜置于通有H2S氣體的密閉容器中處理Mh，得到淡黃色透明的(E-CE) C/PMA/CdSNCs復(fù)合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復(fù)合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結(jié)4h除去有機(jī)組分，得到棕黃色CdS/CdO納米顆粒，硫元素分析CdS晶體含量為47. 2%。(6)將燒結(jié)得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水/乙醇質(zhì)量比1/4的混合溶劑中，室溫于功率為100W的超聲儀中超聲處理證，使CdO與水完全反應(yīng)成Cd(OH)2, 得到淡黃色的CdS/Cd (OH)2絮狀物，真空干燥后得到淡黃色CdS/Cd (OH)2納米線，測(cè)得納米線的平均直徑為31納米，平均長度為500納米，硫元素分析CdS晶體含量為46. 0%，該納米線在波長為400納米的紫外光激發(fā)下其最大熒光發(fā)射峰位于460納米和570納米，具有顯著的光致熒光量子效應(yīng)。
1權(quán)利要求
1.一種制備CdS/Cd(OH)2復(fù)合納米線的方法，包括下述步驟1)將鎘鹽、單體、紫外光引發(fā)劑和乙基氰乙基纖維素混合，溶解均勻，得到混合液；其中，所述鎘鹽為丙烯酸鎘或甲基丙烯酸鎘，所述單體為丙烯酸或甲基丙烯酸；2)將所述混合溶液制成溶液薄膜；3)將所述溶液薄膜置于紫外光源下輻照，使溶液薄膜中的單體聚合，得到乙基氰乙基纖維素/聚丙烯酸/鎘鹽復(fù)合膜或乙基氰乙基纖維素/聚甲基丙烯酸/鎘鹽復(fù)合膜；4)將乙基氰乙基纖維素/聚丙烯酸/鎘鹽復(fù)合膜或乙基氰乙基纖維素/聚甲基丙烯酸 /鎘鹽復(fù)合膜用H2S氣體進(jìn)行處理，得到乙基氰乙基纖維素/聚丙烯酸/硫化鎘納米晶體復(fù)合膜或乙基氰乙基纖維素/聚甲基丙烯酸/硫化鎘納米晶體復(fù)合膜；5)將所述乙基氰乙基纖維素/聚丙烯酸/硫化鎘納米晶體復(fù)合膜或乙基氰乙基纖維素 /聚甲基丙烯酸/硫化鎘納米晶體復(fù)合膜在有氧條件下進(jìn)行燒結(jié)，得到CdS/CdO納米顆粒；6)將所述CdS/CdO納米顆粒分散于去離子中或去離子水與乙醇的混合溶液中，得到 CdS/CdO納米顆粒分散液，再對(duì)分散液進(jìn)行超聲處理，得到CdS/Cd (OH)2復(fù)合納米線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟1)中，所述鎘鹽、單體、紫外光引發(fā)劑以及乙基氰乙基纖維素的質(zhì)量比為(0.2-1) (5-25) (0. 05-0. 2) (5_15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述步驟1)中，所述紫外光引發(fā)劑選自下述任意一種2-羥基-2-甲基苯丙酮、1-羥基環(huán)己基苯基甲酮、2-甲基-2-(4-嗎啉基)-144-(甲硫基)苯基]-1-丙酮、2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、和2-羥基-2-甲基-144-(2-羥基乙氧基)苯基]-1-丙酮；所述乙基氰乙基纖維素的分子量為 1000-100000Da。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述步驟1)中將鎘鹽、單體、 紫外光引發(fā)劑和乙基氰乙基纖維素混合的方法具體如下先將鎘鹽、單體和紫外光引發(fā)劑混合均勻，再與乙基氰乙基纖維素混合，室溫下密閉避光放置5天以上使乙基氰乙基纖維素溶解均勻，得到混合溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述步驟幻中，所述溶液薄膜的厚度為10-500 μ m;所述步驟幻中，所述紫外光源的強(qiáng)度為1-lOOmW/cm2，所述輻照的時(shí)間為5-20min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述步驟4)中，所述用H2S氣體進(jìn)行處理的時(shí)間為10-40小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述步驟幻中，所述燒結(jié)的溫度為350-1000°C，優(yōu)選400-600°C ；所述燒結(jié)的時(shí)間為2_48小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述步驟6)中，所述CdS/CdO 納米顆粒分散液中CdS/CdO納米晶體的含量為lmg/ml-200mg/ml，優(yōu)選10mg/ml-100mg/ml ； 所述去離子水與乙醇的混合溶液中去離子水與乙醇的質(zhì)量比為0-8) (8-1)；所述超聲處理中，超聲波功率為10瓦-200瓦，超聲處理的時(shí)間為2- 小時(shí)。
9.權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述方法制備得到的CdS/Cd(0H)2復(fù)合納米線。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的CdS/Cd(0H)2復(fù)合納米線，其特征在于所述CdS/Cd(0H)2 復(fù)合納米線的直徑為2-100納米，優(yōu)選10-50納米；長度為50納米-100微米，優(yōu)選1_50微米；所述CdS/Cd(OH)2納米線中的CdS納米晶體的百分含量為1_70%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種CdS/Cd(OH)2復(fù)合納米線及其制備方法。本發(fā)明所提供的CdS/Cd(OH)2復(fù)合納米線是按照下述方法制備得到的將鎘鹽、單體、紫外光引發(fā)劑與(E-CE)C混合，將混合溶液制成溶液薄膜；在紫外光源下輻照，使溶液薄膜中的甲基丙烯酸聚合，得到(E-CE)C/PMA/CdMA2復(fù)合膜；再經(jīng)H2S氣氛處理后，使無機(jī)鹽轉(zhuǎn)化為CdS無機(jī)半導(dǎo)體納米顆粒，經(jīng)干燥燒結(jié)并部分氧化CdS納米晶體后得到CdS/CdO納米晶體；然后分散于去離子水中或去離子水/乙醇混合液中，并經(jīng)超聲波處理，使CdO與水發(fā)生反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镃d(OH)2，同時(shí)形成CdS/Cd(OH)2復(fù)合納米線。該方法得到的CdS/Cd(OH)2復(fù)合納米線CdS納米晶體含量可控；復(fù)合納米線中的CdS納米晶體中保持了良好的單分散性，從而賦予其顯著的光致熒光量子效應(yīng)；納米線的長徑比和尺寸可控。
文檔編號(hào)C09K11/56GK102181283SQ20111009331
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月14日
發(fā)明者劉偉麗, 劉瑞剛, 王文, 黃勇 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院化學(xué)研究所