專利名稱：一種三硫化二鉍納米結(jié)構(gòu)的合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三硫化二鉍納米結(jié)構(gòu)的合成方法，屬于具有儲(chǔ)氫功能的半導(dǎo)體納米材料 的制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
納米技術(shù)及利用納米技術(shù)獲得的納米材料為新能源的研究開發(fā)提供了重要的新技術(shù)手 段。納米材料由于比表面積大、表面能高等特點(diǎn)使之為新能源材料開發(fā)提供新材料。建立"氫 能經(jīng)濟(jì)"的主要障礙是氫燃料的存儲(chǔ)、運(yùn)輸、安全等。碳納米管、硫化物納米結(jié)構(gòu)等具有儲(chǔ) 氫功能。合成半導(dǎo)體硫化物納米結(jié)構(gòu)無論在學(xué)術(shù)研究還是在應(yīng)用方面，均具有重要意義。
經(jīng)檢索，現(xiàn)有技術(shù)中有4項(xiàng)關(guān)于硫化鉍專利報(bào)道
(1) "一種硫化鉍礦濕法冶金方法"(申請(qǐng)人北京礦業(yè)研究總院，發(fā)明人江培海；邱
定蕃；張寅生；王成彥；王含淵；申請(qǐng)?zhí)?6103248.0)，該發(fā)明報(bào)道一種硫化鉍礦濕法冶 金方法，其特征是將硫化鉍礦放入帶隔膜陽極區(qū)內(nèi)浸出，硫氧化為元素硫，鉍以離子狀態(tài)進(jìn) 入電解液，電解液中的鉍離子通過隔膜在陰極上析出，得到金屬鉍粉，經(jīng)精煉得金屬鉍，實(shí) 現(xiàn)了硫化鉍礦的浸出、電積過程在同一浸出電解槽中完成。
(2) "—步法制備單分散性硫化鉍納米粒子的方法"(申請(qǐng)人天津大學(xué)，發(fā)明人高建
平;楊潔;司有苗，申請(qǐng)?zhí)?00610129813.6)，該發(fā)明報(bào)道一種制備單分散性硫化鉍納米
粒子的方法。其優(yōu)點(diǎn)在于使用的分散介質(zhì)為去離子水或乙醇，廉價(jià)易得，對(duì)環(huán)境無污染；反 應(yīng)時(shí)間短， 一般為1 4h，產(chǎn)率高一般為90%，操作簡便，易于控制；使用的分散穩(wěn)定劑均
為生物相容性分子，其對(duì)硫化鉍表面的修飾不僅可以提高納米粒子的穩(wěn)定性，還可改善納米 粒子的生物相容性，降低毒性等等。
(3) "硫化鉍晶須的制備方法及制備得到的硫化鉍晶須"(申請(qǐng)人中國建筑材料科學(xué)研
究總院，發(fā)明人馬峻峰;劉??；任仰；林波濤;姜曉輝；孫勇；劉振森，申請(qǐng)?zhí)?200810104084.8)，該發(fā)明報(bào)道一種硫化鉍晶須的制備方法，采用水熱合成法，選擇
3Bi(N03)3'5H20、 CS(NH2)2和LiOH為反應(yīng)原料，以H20為水熱反應(yīng)介質(zhì)。該發(fā)明所提供的 制備方法可以得到平均直徑為200 300nm、長度為20pm或以上硫化鉍晶須。
(4) "Bismuth sulfide powder preparation by using ultra-pure substance of bismuth and sulfur, extracting, mixing into powder, and putting mixed powder into ball mill"(專禾U權(quán)人和代碼UNIV BEIJING SCI & TECHNOLOGY (UYBE-Non-standard)，發(fā)明人ZHANG B， ZHAO L， LI J， LIU W，專利號(hào)CN101269837隱A)，該發(fā)明摘要NOVELTY - A bismuth sulfide (Bi2S3) powder is prepared by using ultra-pure substance of bismuth (Bi) and sulfur (S) as starting materials, extracting, mixing into powder with a ratio of Bi:S of 2:3; putting mixed powder into a ball mill, and for preventing material powder form oxygenation during mechanical alloying by vacuumizing treatment for ball m卩l(xiāng)ing tank filled with mixed powder at less than 6 Pa, and charging inert gases into tank body.該發(fā)明優(yōu)點(diǎn)The method obtains the powder with short time, controllable particle size, and is fit for large-scale production
納米材料的性質(zhì)與其尺寸、形狀以及反應(yīng)體系是有很大關(guān)系的，我們合成出的一種三硫 化二鉍納米結(jié)構(gòu)是利用生物分子——谷胱甘肽為原料之一參與反應(yīng)，這為研究其性質(zhì)和實(shí)際 應(yīng)用提供了新的合成方法和新材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種簡便制備三硫化二鉍納米結(jié)構(gòu)的溶劑熱合成方法。本發(fā)明合 成方法中所用原料易得，工藝簡便。
本發(fā)明提供的一種三硫化二鉍納米結(jié)構(gòu)的合成方法，其特征在于，該方法按如下步驟進(jìn)
行
(1) 以三氯化鉍(BiCl3)、谷胱甘肽(glutathione, Glu-Cys-Gly，GSH)為原料，在室溫下， 配制包括以三氯化鉍、谷胱甘肽的乙二醇溶液，其中三氯化鉍與谷胱甘肽的摩爾比的為0.5:1， 即三氯化鉍濃度為0.5毫摩爾/40毫升，谷胱甘肽濃度為1毫摩爾/40毫升；
(2) 將所述混合溶液放置于一個(gè)聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，在120 270。C溫度 范圍加熱8~48小時(shí)；
(3) 將反應(yīng)后得到的沉淀物在轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，用去離子水和無水乙醇交 替洗滌，離心分離，洗滌三個(gè)循環(huán)，然后放入干燥箱中進(jìn)行干燥4小時(shí)，即得到三硫化二鉍 的納米結(jié)構(gòu)。說明
為實(shí)施例l的X-射線衍射圖。
(a) 為實(shí)施例2的X-射線衍射圖，
(b) 為實(shí)施例2的掃描電子顯微鏡照片c
(a) 為實(shí)施例3的X-射線衍射圖，
(b) 為實(shí)施例3的掃描電子顯微鏡照片-
(a) 為實(shí)施例4的X-射線衍射圖，
(b) 為實(shí)施例4的掃描電子顯微鏡照片-
(a) 為實(shí)施例5的X-射線衍射圖，
(b) 為實(shí)施例5的掃描電子顯微鏡照片, 為實(shí)施例6的X-射線衍射圖。
(a) 為實(shí)施例7的X-射線衍射圖，
(b) 為實(shí)施例7的掃描電子顯微鏡照片(
(a) 為實(shí)施例8的X-射線衍射圖，
(b) 為實(shí)施例8的掃描電子顯微鏡照片(
具體實(shí)施例方式
以下通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步加以說明。 實(shí)施例1:
——以三氯化鉍(BiCl3)、谷胱甘肽(glutathione, Glu-Cys-Gly,GSH)為原料，在室溫下， 配制包括以三氯化鉍、谷胱甘肽的乙二醇溶液，其中三氯化鉍濃度范圍為0.5毫摩爾/40亳升， 谷胱甘肽濃度為1毫摩爾/40毫升。
——將所述混合溶液放置于一個(gè)聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，在120。C溫度下加熱 8小時(shí)。
——將反應(yīng)后得到的沉淀物在轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，用去離子水和無水乙醇洗 滌，離心分離，洗滌三個(gè)循環(huán)，然后放入干燥箱(60°C)中進(jìn)行干燥4小時(shí)，即得到三硫化 二鉍的納米結(jié)構(gòu)。

圖1為實(shí)施例1的X-射線衍射圖，確定產(chǎn)物是三硫化二鉍。
實(shí)施例2:
——以三氯化鉍(BiCl3)、谷胱甘肽(glutathione, Glu-Cys-Gly,GSH)為原料，在室溫下，配制包括以三氯化鉍、谷胱甘肽的乙二醇溶液，其中三氯化鉍濃度范圍為0.5毫摩爾/40毫升， 谷胱甘肽濃度為1毫摩爾/40毫升。
——將所述混合溶液放置于一個(gè)聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，在15(rC溫度下加熱 8小時(shí)。
——將反應(yīng)后得到的沉淀物在轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，用去離子水和無水乙醇洗 滌，離心分離，洗滌三個(gè)循環(huán)，然后放入干燥箱(60°C)中進(jìn)行干燥4小時(shí)，即得到三硫化 二鉍的納米結(jié)構(gòu)。圖2(a)為實(shí)施例2的X-射線衍射圖，確定產(chǎn)物是三硫化二鉍，圖2(b)是掃 描電子顯微鏡照片，由圖可見其直徑約20納米的納米棒作為二級(jí)結(jié)構(gòu)組成刺球狀三硫化二鉍 的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和直徑約為600納米的納米棒。
實(shí)施例3:
——以三氯化鉍(BiCl3)、谷胱甘肽(glutathione, Glu-Cys-Gly，GSH)為原料，在室溫下， 配制包括以三氯化鉍、谷胱甘肽的乙二醇溶液，其中三氯化鉍濃度范圍為0.5毫摩爾/40毫升， 谷胱甘肽濃度為1毫摩爾/40毫升。
——將所述混合溶液放置于一個(gè)聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，在180aC溫度下加熱 8小時(shí)。
——將反應(yīng)后得到的沉淀物在轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，用去離子水和無水乙醇洗滌, 離心分離，洗滌三個(gè)循環(huán)，然后放入干燥箱(60°C)中進(jìn)行千燥4小時(shí)，即得到三硫化二鉍 的納米結(jié)構(gòu)。圖3(a)為實(shí)施例3的X-射線衍射圖，確定產(chǎn)物是三硫化二鉍，圖3(b)是掃描電 子顯微鏡照片，由圖可見其直徑25-45納米的納米棒作為二級(jí)結(jié)構(gòu)組成刺球狀三硫化二鉍的 復(fù)雜結(jié)構(gòu)和直徑約為700納米的納米棒。
實(shí)施例4:
——以三氯化鉍(BiCl3)、谷胱甘肽(glutathione, Glu-Cys-Gly,GSH)為原料，在室溫下， 配制包括以三氯化鉍、谷胱甘肽的乙二醇溶液，其中三氯化鉍濃度范圍為0.5毫摩爾/40毫升， 谷胱甘肽濃度為1毫摩爾/40毫升。
——將所述混合溶液放置于一個(gè)聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，在210°C溫度下加熱 8小時(shí)。
——將反應(yīng)后得到的沉淀物在轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，用去離子水和無水乙醇洗滌， 離心分離，洗漆三個(gè)循環(huán)，然后放入干燥箱(60°C)中進(jìn)行干燥4小時(shí)，即得到三硫化二鉍 的納米結(jié)構(gòu)。圖4(a)為實(shí)施例4的X-射線衍射圖，確定產(chǎn)物是三硫化二鉍，圖4(b)是掃描電 子顯微鏡照片，由圖可見其直徑30-150納米的納米棒作為二級(jí)結(jié)構(gòu)組成刺球狀三硫化二鉍的
6復(fù)雜結(jié)構(gòu)和直徑約為700納米的納米棒。 實(shí)施例5-
——以三氯化鉍(BiCl3)、谷胱甘肽(glutathione, Glu-Cys-Gly，GSH)為原料，在室溫下， 配制包括以三氯化鉍、谷胱甘肽的乙二醇溶液，其中三氯化鉍濃度為0.5毫摩爾/40毫升，谷 胱甘肽濃度為1毫摩爾/40毫升。
——將所述混合溶液放置于一個(gè)聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，在240。C溫度下加熱 8小時(shí)。
——將反應(yīng)后得到的沉淀物在轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，用去離子水和無水乙醇洗滌, 離心分離，洗滌三個(gè)循環(huán)，然后放入干燥箱(60°C)屮進(jìn)行千燥4小時(shí)，即得到三硫化二鉍 的納米結(jié)構(gòu)。圖5(a)為實(shí)施例5的X-射線衍射圖，確定產(chǎn)物是三硫化二鉍，圖5(b)是掃描電 子顯微鏡照片，由圖可見其直徑20-100納米的納米棒作為二級(jí)結(jié)構(gòu)組成刺球狀三硫化二鉍的 復(fù)雜結(jié)構(gòu)和直徑約600納米的納米棒。
實(shí)施例6:
——以三氯化鉍(BiCl3)、谷胱甘肽(glutathione, Glu-Cys-Gly, GSH)為原料，在室溫下， 配制包括以三氯化鉍、谷胱甘肽的乙二醇溶液，其中三氯化鉍濃度范圍為0.5毫摩爾/40毫升， 谷胱甘肽濃度為1毫摩爾/40毫升。
——將所述混合溶液放置于一個(gè)聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，在270°C溫度下加熱 8小時(shí)。
——將反應(yīng)后得到的沉淀物在轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，用去離子水和無水乙醇洗滌, 離心分離，洗滌三個(gè)循環(huán)，然后放入干燥箱(60°C)中進(jìn)行干燥4小吋，即得到三硫化二鉍 的納米結(jié)構(gòu)。圖6為實(shí)施例6的X-射線衍射圖，確定產(chǎn)物是三硫化二鉍。
實(shí)施例7:
——以三氯化鉍(BiCl3)、谷胱甘肽(glutathione, Glu-Cys-Gly,GSH)為原料，在室溫下， 配制包括以三氯化鉍、谷胱甘肽的乙二醇溶液，其中三氯化鉍濃度為0.5毫摩爾/40亳升，谷 胱甘肽濃度為1毫摩爾/40毫升。
——將所述混合溶液放置于一個(gè)聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，在1S0。C溫度下加熱 24小時(shí)。
——將反應(yīng)后得到的沉淀物在轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，用去離子水和無水乙醇洗滌， 離心分離，洗滌三個(gè)循環(huán)，然后放入干燥箱(60°C)中進(jìn)行干燥4小時(shí)，即得到三硫化二鉍的納米結(jié)構(gòu)。圖7(a)為實(shí)施例7的X-射線衍射圖，確定產(chǎn)物是三硫化二鉍，圖7(b)是掃描電 子顯微鏡照片，由圖可見其直徑30-50納米的納米棒作為二級(jí)結(jié)構(gòu)組成刺球狀二硫化二鉍的 復(fù)雜結(jié)構(gòu)和直徑約為700納米的納米棒。
實(shí)施例8:
——以三氯化鉍(BiCl3)、谷胱甘肽(glutathione, Glu-Cys-Gly, GSH)為原料，在室溫下， 配制包括以三氯化鉍、谷胱廿肽的乙二醇溶液，其中三氯化鉍濃度范圍為0.5毫摩爾/40毫升， 谷胱甘肽濃度為1毫摩爾/40毫升。
—一將所述混合溶液放置于一個(gè)聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，在18(TC溫度下加熱 48小時(shí)。
——將反應(yīng)后得到的沉淀物在轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，用去離子水和無水乙醇洗滌, 離心分離，洗滌三個(gè)循環(huán)，然后放入干燥箱(60°C)中進(jìn)行干燥4小時(shí)，即得到三硫化二鉍 的納米結(jié)構(gòu)。圖8(a)為實(shí)施例8的X-射線衍射圖，確定產(chǎn)物是三硫化二鉍，圖8(b)是掃描電 子顯微鏡照片，由圖可見其直徑30-150納米的納米棒作為二級(jí)結(jié)構(gòu)組成刺球狀三硫化二鉍的 復(fù)雜結(jié)構(gòu)和直徑約為700納米的納米棒。
權(quán)利要求
1、一種三硫化二鉍納米結(jié)構(gòu)的合成方法，其特征在于，該方法按如下步驟進(jìn)行(1)以三氯化鉍(BiCl3)、谷胱甘肽(glutathione，Glu-Cys-Gly，GSH)為原料，在室溫下，配制包括以三氯化鉍、谷胱甘肽的乙二醇溶液，其中三氯化鉍與谷胱甘肽的摩爾比的為0.5∶1，即三氯化鉍濃度為0.5毫摩爾/40毫升，谷胱甘肽濃度為1毫摩爾/40毫升；(2)將所述混合溶液放置于一個(gè)聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，在120～270℃溫度范圍加熱8～48小時(shí)；(3)將反應(yīng)后得到的沉淀物在轉(zhuǎn)速為5000轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，用去離子水和無水乙醇交替洗滌，離心分離，洗滌三個(gè)循環(huán)，然后放入干燥箱中進(jìn)行干燥4小時(shí)，即得到三硫化二鉍的納米結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種三硫化二鉍納米結(jié)構(gòu)的合成方法，涉及一種具有儲(chǔ)氫功能的半導(dǎo)體納米材料的制備工藝。該方法是以三氯化鉍(BiCl₃)、谷胱甘肽(glutathione，Glu-Cys-Gly，GSH)為原料，在室溫下，配置包括三氯化鉍和谷胱甘肽的乙二醇溶液，作為反應(yīng)起始液。將該反應(yīng)起始液放置一個(gè)聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)，在120～270℃溫度范圍加熱8～48小時(shí)，即可得到棒狀及由棒狀作為二級(jí)結(jié)構(gòu)組成的復(fù)雜的刺球狀結(jié)構(gòu)的三硫化二鉍。納米材料的性質(zhì)與尺寸、形狀以及反應(yīng)體系是有很大關(guān)系的，我們合成出的一種三硫化二鉍納米結(jié)構(gòu)是利用生物分子——谷胱甘肽為原料之一參與反應(yīng)，這為研究三硫化二鉍性質(zhì)和實(shí)際用途提供了新的合成方法和新材料。無論在學(xué)術(shù)研究還是在應(yīng)用方面，均具有重要的意義。
文檔編號(hào)C01G29/00GK101549887SQ20091008064
公開日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2009年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月20日
發(fā)明者劉開宇, 曹化強(qiáng), 肖育江 申請(qǐng)人:清華大學(xué);中南大學(xué)