專利名稱：一種非模板法制備硫化鎘、硫化鋅空心納米方塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非模板法制備硫化鎘、硫化鋅空心納米方塊的方法，屬于納米技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
制備具有特殊結(jié)構(gòu)的納米材料，尤其是具有空心結(jié)構(gòu)的納米材料對(duì)提高材料性 能、擴(kuò)寬材料應(yīng)用領(lǐng)域具有重要意義。其中，硫化鎘、硫化鋅空心結(jié)構(gòu)由于其特殊的結(jié)構(gòu)與 性能，在光電、能源以及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景，成為研究熱點(diǎn)。一方面，硫化鎘、 硫化鋅空心結(jié)構(gòu)具有高比表面積，空心結(jié)構(gòu)適合作為藥物載體，同時(shí)材料特有的熒光性質(zhì) 能夠?qū)φ麄€(gè)藥物輸運(yùn)及代謝過(guò)程進(jìn)行原位示蹤，在納米生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有潛在應(yīng)用前景； 另一方面，硫化鎘、硫化鋅是很好的光催化劑，空心納米結(jié)構(gòu)有利于提高其光催化性能，在 光催化分解有毒、有害物質(zhì)以及光催化分解水制氫方面具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，制備空 心納米材料尤其是制備空心方塊納米結(jié)構(gòu)通常需要采用模板法(包括軟模板及硬模板)，制 備條件苛刻、過(guò)程復(fù)雜、產(chǎn)量有限。因此，發(fā)明一種非模板、簡(jiǎn)單的制備空心方塊納米結(jié)構(gòu)方 法對(duì)于材料制備以及應(yīng)用領(lǐng)域都具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有制備空心方塊納米結(jié)構(gòu)的方法存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種非 模板法制備硫化鎘、硫化鋅空心納米方塊的方法。本發(fā)明提出的非模板法制備硫化鎘、硫化鋅空心納米方塊的方法，具體步驟如 下
(1)將摩爾比為1:1的無(wú)機(jī)鎘源或無(wú)機(jī)鋅源和硫粉加入到5-500ml的四氫呋喃溶液 中，超聲分散；
(2)稱取摩爾含量與硫粉相同的硼氫化鈉，加入到5-500ml的四氫呋喃溶液中，超聲分
散；
(3)將步驟(2)得到的溶液滴加到步驟(1)得到的溶液中，超聲反應(yīng)；
(4)將步驟(3)所得到的反應(yīng)產(chǎn)物用無(wú)水乙醇離心分離；
(5)將步驟(4)所得到的離心底物真空干燥，得到最終的黃色產(chǎn)物即為硫化鎘空心納 米方塊。本發(fā)明中，步驟(1)中所述無(wú)機(jī)鎘源可以是氯化鎘、硝酸鎘、硫酸鎘或醋酸鎘等中 任一種，無(wú)機(jī)鋅源可以是氯化鋅、硝酸鋅、硫酸鋅或醋酸鋅等中的任一種。本發(fā)明中，步驟(1)、步驟(2)和步驟(3)中超聲分散時(shí)間均為1-120 min，超聲功 率均為100-400 W0本發(fā)明中，步驟(4)中所述步驟(3)所得反應(yīng)產(chǎn)物用無(wú)水乙醇離心1-10次，離心 轉(zhuǎn)速控制在1000-10000 rpm之間。本發(fā)明中，步驟(5)中所述真空干燥溫度為20-200°C，時(shí)間為h。
本發(fā)明提供一種制備具有空心方塊形貌的納米硫化鎘、硫化鋅的技術(shù)，在四氫呋 喃溶液條件下，通過(guò)超聲反應(yīng)，無(wú)需任何模板制備得到尺寸在100納米以下的硫化鎘、硫化 鋅空心納米方塊。該方法具有反應(yīng)條件溫和、操作簡(jiǎn)單、無(wú)需采用任何模板、可重復(fù)性強(qiáng)等 特點(diǎn)，該方法制備的硫化鎘、硫化鋅納米結(jié)構(gòu)具有很高的比表面積以及規(guī)則的空心方塊形 貌，能夠更加有效地應(yīng)用于藥物輸運(yùn)；同時(shí)硫化鎘、硫化鋅是很好的光催化劑，空心納米結(jié) 構(gòu)有利于提高其光催化性能，在光催化分解有毒、有害物質(zhì)以及光催化分解水制氫方面具 有廣闊的應(yīng)用前景。


圖1是硫化鎘空心納米方塊的透射電鏡照片。圖2是硫化鎘空心納米方塊的掃描電鏡照片。圖3是硫化鋅空心納米方塊的透射電鏡照片。圖4是硫化鋅空心納米方塊的掃描電鏡照片。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例1
(1)稱取2 mmol的氯化鎘和2 mmol的硫粉，加入到500 ml的四氫呋喃中，超聲分散 120 min，超聲功率400 W;(2)稱取2 mmol的硼氫化鈉，加入到500 ml的四氫呋喃中，超聲 分散120 min，超聲功率400 W; ( 將步驟(2)得到的溶液滴加到步驟(1)得到的溶液中，繼 續(xù)超聲反應(yīng)120 min，超聲功率400 W ； (4)將步驟(3)得到的沉淀物用無(wú)水乙醇離心5次， 所得產(chǎn)物在20°C下真空干燥M h。圖1和圖2分別是制備所得到的硫化鎘的透射電鏡照片和掃描電鏡照片，從圖中 可以看出硫化鎘為空心納米方塊結(jié)構(gòu)，顆粒尺寸在100 nm以下。實(shí)施例2:
(1)稱取2 mmol的硝酸鎘和2 mmol的硫粉，加入到500 ml的四氫呋喃中，超聲分散 120 min，超聲功率100 W;(2)稱取2 mmol的硼氫化鈉，加入到500 ml的四氫呋喃中，超聲 分散120 min，超聲功率100 W; (3)將步驟(2)得到的溶液滴加到步驟(1)得到的溶液中，繼 續(xù)超聲反應(yīng)120 min，超聲功率100 W ； (4)將步驟(3)得到的沉淀物用無(wú)水乙醇離心5次， 所得產(chǎn)物在20(TC下真空干燥1 h。其結(jié)果和實(shí)施例1相似。實(shí)施例3:
(1)稱取2 mmol的醋酸鎘和2 mmol的硫粉，加入到300 ml的四氫呋喃中，超聲分散 60 min，超聲功率200 W; (2)稱取2 mmol的硼氫化鈉，加入到300 ml的四氫呋喃中，超聲 分散60 min，超聲功率200 W; (3)將步驟(2)得到的溶液滴加到步驟(1)得到的溶液中，繼 續(xù)超聲反應(yīng)60 min，超聲功率200 W ； (4)將步驟(3)得到的沉淀物用無(wú)水乙醇離心5次， 所得產(chǎn)物在100°C下真空干燥12 h。其結(jié)果和實(shí)施例1相似。實(shí)施例4:
(1)稱取4 mmol的氯化鎘和4 mmol的硫粉，加入到500 ml的四氫呋喃中，超聲分散 120 min，超聲功率400 W;(2)稱取4 mmol的硼氫化鈉，加入到300 ml的四氫呋喃中，超聲分散120 min，超聲功率400 W; ( 將步驟(2)得到的溶液滴加到步驟(1)得到的溶液中，繼 續(xù)超聲反應(yīng)120 min，超聲功率400 W ； (4)將步驟(3)得到的沉淀物用無(wú)水乙醇離心5次， 所得產(chǎn)物在60°C下真空干燥M h。其結(jié)果和實(shí)施例1相似。實(shí)施例5
(1)稱取1 mmol的氯化鎘和1 mmol的硫粉，加入到250 ml的四氫呋喃中，超聲分散 60 min，超聲功率400 W;(2)稱取1 mmol的硼氫化鈉，加入到150 ml的四氫呋喃中，超聲 分散60 min，超聲功率400 W; (3)將步驟(2)得到的溶液滴加到步驟(1)得到的溶液中，繼 續(xù)超聲反應(yīng)120 min，超聲功率400 W ； (4)將步驟(3)得到的沉淀物用無(wú)水乙醇離心5次， 所得產(chǎn)物在100°C下真空干燥M h。其結(jié)果和實(shí)施例1相似。實(shí)施例6:
(1)稱取0. 01 mmol的氯化鎘和0. 01 mmol的硫粉，加入到5 ml的四氫呋喃中，超聲分 散1 min，超聲功率400 W; (2)稱取2 mmol的硼氫化鈉，加入到5 ml的四氫呋喃中，超聲 分散1 min，超聲功率400 W; ( 將步驟(2)得到的溶液滴加到步驟(1)得到的溶液中，繼 續(xù)超聲反應(yīng)1 min，超聲功率400 W ； (4)將步驟(3)得到的沉淀物用無(wú)水乙醇離心5次，所 得產(chǎn)物在20°C下真空干燥M h。其結(jié)果和實(shí)施例1相似。實(shí)施例7
(1)稱取2 mmol的氯化鋅和2 mmol的硫粉，加入到500 ml的四氫呋喃中，超聲分散 120 min，超聲功率100 W;(2)稱取2 mmol的硼氫化鈉，加入到500 ml的四氫呋喃中，超聲 分散120 min，超聲功率100 W; (3)將步驟(2)得到的溶液滴加到步驟(1)得到的溶液中，繼 續(xù)超聲反應(yīng)120 min，超聲功率100 W ； (4)將步驟(3)得到的沉淀物用無(wú)水乙醇離心5次， 所得產(chǎn)物在100°C下真空干燥M h，即可得到白色硫化鋅空心納米方塊粉末，圖3和圖4分 別是制備所得到的硫化鋅的透射電鏡照片和掃描電鏡照片，從圖中可以看出硫化鎘為空 心納米方塊結(jié)構(gòu)，顆粒尺寸在100 nm以下。實(shí)施例8
(1)稱取1 mmol的硝酸鋅和1 mmol的硫粉，加入到250 ml的四氫呋喃中，超聲分散 60 min，超聲功率400 W;(2)稱取1 mmol的硼氫化鈉，加入到150 ml的四氫呋喃中，超聲 分散60 min，超聲功率400 W; (3)將步驟(2)得到的溶液滴加到步驟(1)得到的溶液中，繼 續(xù)超聲反應(yīng)120 min，超聲功率400 W ； (4)將步驟(3)得到的沉淀物用無(wú)水乙醇離心5次， 所得產(chǎn)物在100°C下真空干燥M h。其結(jié)果和實(shí)施例7相似。
權(quán)利要求
1.一種非模板法制備硫化鎘、硫化鋅空心納米方塊的方法，其特征在于具體步驟如下(1)將摩爾比為1:1的無(wú)機(jī)鎘源或無(wú)機(jī)鋅源和硫粉加入到5-500ml的四氫呋喃溶液 中，超聲分散η;(2)稱取摩爾含量與硫粉相同的硼氫化鈉，加入到5-500ml的四氫呋喃溶液中，超聲分散；(3)將步驟(2)得到的溶液滴加到步驟(1)得到的溶液中，超聲反應(yīng)；(4)將步驟(3)所得到的反應(yīng)產(chǎn)物用無(wú)水乙醇離心分離；(5)將步驟(4)所得到的離心底物真空干燥，得到最終的黃色產(chǎn)物即為硫化鎘空心納 米方塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非模板法制備硫化鎘、硫化鋅空心納米方塊的方法，其 特征在于步驟(1)中所述反應(yīng)鎘源為氯化鎘、硝酸鎘、硫酸鎘或醋酸鎘中任一種，所述反應(yīng) 鋅源為氯化鋅、硝酸鋅、硫酸鋅或醋酸鋅中任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非模板法制備硫化鎘、硫化鋅空心納米方塊的方法，其 特征在于步驟(1)、步驟(2)和步驟(3)中超聲分散時(shí)間均為1-120 min，超聲功率均為 100-400 W0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非模板法制備硫化鎘、硫化鋅空心納米方塊的方法，其 特征在于步驟(4)中所述步驟(3)所得反應(yīng)產(chǎn)物用無(wú)水乙醇離心1-10次，離心轉(zhuǎn)速控制在 1000-10000 rpm 之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非模板法制備硫化鎘、硫化鋅空心納米方塊的方法，其 特征在于步驟(5)中所述真空干燥溫度為20-200°C，時(shí)間為1- h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非模板法制備硫化鎘、硫化鋅空心納米方塊的方法。具體步驟為將摩爾比為1:1的無(wú)機(jī)鎘源或無(wú)機(jī)鋅源和硫粉加入到四氫呋喃溶液中，超聲分散；稱取摩爾含量與硫粉相同的硼氫化鈉，加入到四氫呋喃溶液中，超聲分散；得到的溶液滴加到由無(wú)機(jī)鎘源和硫粉加入到四氫呋喃溶液組成的溶液中，超聲反應(yīng)；所得到的反應(yīng)產(chǎn)物用無(wú)水乙醇離心分離；真空干燥,得到最終的黃色產(chǎn)物即為硫化鎘空心納米方塊。本發(fā)明制備反應(yīng)條件溫和、方法簡(jiǎn)單易行、可操作性強(qiáng)、重復(fù)性好、成本低，具有一定的普適性；該方法制備的硫化鎘、硫化鋅納米結(jié)構(gòu)具有很高的比表面積以及規(guī)則的空心方塊形貌，能夠更加有效地應(yīng)用于藥物輸運(yùn)；同時(shí)硫化鎘、硫化鋅是很好的光催化劑，空心納米結(jié)構(gòu)有利于提高其光催化性能，在光催化分解有毒、有害物質(zhì)以及光催化分解水制氫方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C01G9/08GK102107904SQ20111005822
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者時(shí)東陸, 郭方方, 陳炳地 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)