一種CdS/Cd(OH)₂復合納米線及其制備方法

專利名稱：一種CdS/Cd(OH)₂復合納米線及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種CdS/Cd(OH)2復合納米線及其制備方法。
背景技術：
一維多晶納米材料具有不同于單獨的納米顆粒和一維單晶納米結構的獨特性質， 如納米晶粒間的電子、光子和能量轉移等，因而受到人們的廣泛關注，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，半導體納米晶體，如Cds、CdSe, CdTe等，因其獨特的光電性質而備受關注，并被廣泛應用于光電子器件，太陽能電池，生物標記和傳感器等領域。Cd(OH)2納米結構材料作為重要的半導體納米材料CdS、CdSe和CdTe的前驅模板，具有重要的研究價值。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的納米棒結構，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復合型一維多晶納米材料具有更加獨特的光電特性， 在光電子器件、太陽能電池等領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復合納米線具有十分重要的意義。

發明內容
本發明的目的是提供一種簡單、潔凈、高效的CdS/Cd(OH)2復合納米線的制備方法。本發明所提供的制備CdS/Cd(OH)2復合納米線的方法，包括下述步驟1)將鎘鹽、單體、紫外光引發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/鎘鹽復合膜或乙基氰乙基纖維素/聚甲基丙烯酸/鎘鹽復合膜；4)將乙基氰乙基纖維素/聚丙烯酸/鎘鹽復合膜或乙基氰乙基纖維素/聚甲基丙烯酸/鎘鹽復合膜用氣體進行處理，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/硫化鎘納米晶體復合膜在有氧條件下進行燒結，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，再對分散液進行超聲處理，得到CdS/Cd (OH)2復合納米線。其中，步驟1)中，所述鎘鹽、單體、紫外光引發劑以及乙基氰乙基纖維素的質量比可為(0.2-1) (5-25) (0.05-0.2) (5-15)，更進一步為 0. 5 (9-21) 0. 1 9。所述紫外光引發劑具體可為2-羥基-2-甲基苯丙酮、1-羥基環己基苯基甲酮、 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，所述紫外光輻照強度可為1-lOOmW/cm2 ；輻照的時間可為5-20min。步驟4)中，氣體處理的時間可為10-40小時。步驟5)中，所述燒結的溫度為350-1000°C，優選400-600°C ；所述燒結的時間為 2-48小時。通過調節燒結的時間可以獲得不同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，超聲處理的時間為2-M小時。所述去離子水與乙醇的混合溶液中去離子水與乙醇的質量比為 (2-8) (8-1)。本發明制備得到的CdS/Cd (OH) 2復合納米線的直徑可為2-100納米，優選10_50納米；長度可為50納米-100微米，優選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復合膜；再經吐3氣氛處理后，使無機鹽轉化為CdS無機半導體納米顆粒，經干燥燒結并部分氧化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，并經超聲波處理，使CdO 與水發生反應轉變為Cd(OH)2,同時形成CdS/Cd(OH)2復合納米線。本發明制備CdS/Cd(OH)2復合納米線的方法不需要使用價格昂貴的高溫高壓反應設備和復雜的物理或化學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復合納米線中CdS納米晶體含量可控；復合納米線中的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(見附圖4和幻；納米線的長徑比和尺寸可控，適用于大規模工業化生產。該CdS/Cd(OH)2復合納米線可應用于光電子器件， 太陽能電池，生物標記和傳感器等領域。


圖1為實施例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是供對比參考的純CdS納米線的X射線衍射圖譜，曲線b是實施例
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為實施例2制備的CdS/Cd(0H)2復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，圖中標示=I-CdS納米顆粒，2-CdS/Cd(0H)2復合納米線。圖5中曲線a、b、c、d分別為實施例1、實施例6、實施例13和實施例16所制備的 CdS/Cd (OH)2納米線的光致熒光光譜。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發明的方法進行說明，但本發明并不局限于此。下述實施例中所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業途徑獲得。實施例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，AA作為溶劑(同時也是聚合單體)構成溶液)。( 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復合膜。(5)將(E-CE)C/PAA/CdS NCs復合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結Ih除去有機組分，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納米的紫外光激發下其最大熒光發射峰位于540納米，具有顯著的光致熒光量子效應。實施例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復合膜。(4)取出(E-CE) C/PAA/CdAA2復合膜置于通有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 復合膜。(5)將(E-CE) C/PAA/CdS NCs 復合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結池除去有機組分，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納米的紫外光激發下其最大熒光發射峰位于535納米，具有顯著的光致熒光量子效應。實施例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復合膜。 (4)取出伍義幻(/ 默/^(1默2復合膜置于通有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復合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結池除去有機組分，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納米的紫外光激發下其最大熒光發射峰位于530納米，具有顯著的光致熒光量子效應。實施例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復合膜。 (4)取出伍義幻(/ 默/^(1默2復合膜置于通有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復合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結4h除去有機組分，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納米的紫外光激發下其最大熒光發射峰位于470納米和530納米，具有顯著的光致熒光量子效應。實施例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復合膜。 (4)取出伍義幻(/ 默/^(1默2復合膜置于通有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復合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結他除去有機組分，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納米的紫外光激發下其最大熒光發射峰為位于470納米和535納米，具有顯著的光致熒光量子效應。實施例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復合膜。 (4)取出伍義幻(/ 默/^(1默2復合膜置于通有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復合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結IOh除去有機組分，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納米的紫外光激發下其最大熒光發射峰位于470納米和560納米，具有顯著的光致熒光量子效應。實施例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復合膜。 (4)取出伍義幻(/ 默/^(1默2復合膜置于通有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復合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結1 除去有機組分，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納米的紫外光激發下其最大熒光發射峰位于460納米和520納米，具有顯著的光致熒光量子效應。實施例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復合膜。 (4)取出伍義幻(/ 默/^(1默2復合膜置于通有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復合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結20h除去有機組分，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納米的紫外光激發下其最大熒光發射峰為462納米，具有顯著的光致熒光量子效應。實施例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復合膜。 (4)取出伍義幻(/ 默/^(1默2復合膜置于通有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復合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結24h除去有機組分，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納米的紫外光激發下其最大熒光發射峰為460納米，具有顯著的光致熒光量子效應。實施例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復合膜。(4) 取出(E-CE) C/PMA/CdMA2復合膜置于通有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復合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結4h除去有機組分，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)將燒結得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水/乙醇質量比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納米的紫外光激發下其最大熒光發射峰位于465納米和530納米，具有顯著的光致熒光量子效應。實施例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復合膜。(4) 取出(E-CE) C/PMA/CdMA2復合膜置于通有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復合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結4h除去有機組分，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)將燒結得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水/乙醇質量比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納米的紫外光激發下其最大熒光發射峰位于468納米和540納米，具有顯著的光致熒光量子效應。實施例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復合膜。(4) 取出(E-CE) C/PMA/CdMA2復合膜置于通有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復合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結4h除去有機組分，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)將燒結得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水/乙醇質量比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納米的紫外光激發下其最大熒光發射峰位于470納米和540納米，具有顯著的光致熒光量子效應。實施例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復合膜。(4) 取出(E-CE) C/PMA/CdMA2復合膜置于通有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復合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結4h除去有機組分，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)將燒結得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水/乙醇質量比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納米的紫外光激發下其最大熒光發射峰位于470納米和520納米，具有顯著的光致熒光量子效應。實施例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復合膜。(4) 取出(E-CE) C/PMA/CdMA2復合膜置于通有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復合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結4h除去有機組分，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)將燒結得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水/乙醇質量比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納米的紫外光激發下其最大熒光發射峰位于460納米和520納米，具有顯著的光致熒光量子效應。實施例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復合膜。(4) 取出(E-CE) C/PMA/CdMA2復合膜置于通有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復合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結4h除去有機組分，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)將燒結得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水/乙醇質量比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納米的紫外光激發下其最大熒光發射峰位于465納米和530納米，具有顯著的光致熒光量子效應。實施例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復合膜。(4) 取出(E-CE) C/PMA/CdMA2復合膜置于通有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復合膜。(5)將(E-CE) C/PMA/CdS NCs復合膜置于通有空氣的馬弗爐中，在450°C下燒結4h除去有機組分，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)將燒結得到的CdS/CdO納米顆粒分散于去離子水/乙醇質量比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納米的紫外光激發下其最大熒光發射峰位于460納米和570納米，具有顯著的光致熒光量子效應。
1權利要求
1.一種制備CdS/Cd(OH)2復合納米線的方法，包括下述步驟1)將鎘鹽、單體、紫外光引發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/鎘鹽復合膜或乙基氰乙基纖維素/聚甲基丙烯酸/鎘鹽復合膜；4)將乙基氰乙基纖維素/聚丙烯酸/鎘鹽復合膜或乙基氰乙基纖維素/聚甲基丙烯酸 /鎘鹽復合膜用H2S氣體進行處理，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/硫化鎘納米晶體復合膜在有氧條件下進行燒結，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，再對分散液進行超聲處理，得到CdS/Cd (OH)2復合納米線。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于所述步驟1)中，所述鎘鹽、單體、紫外光引發劑以及乙基氰乙基纖維素的質量比為(0.2-1) (5-25) (0. 05-0. 2) (5_15)。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于所述步驟1)中，所述紫外光引發劑選自下述任意一種2-羥基-2-甲基苯丙酮、1-羥基環己基苯基甲酮、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.根據權利要求1-3中任一項所述的方法，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.根據權利要求1-4中任一項所述的方法，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，所述紫外光源的強度為1-lOOmW/cm2，所述輻照的時間為5-20min。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的方法，其特征在于所述步驟4)中，所述用H2S氣體進行處理的時間為10-40小時。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的方法，其特征在于所述步驟幻中，所述燒結的溫度為350-1000°C，優選400-600°C ；所述燒結的時間為2_48小時。
8.根據權利要求1-7中任一項所述的方法，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，超聲處理的時間為2- 小時。
9.權利要求1-8中任一項所述方法制備得到的CdS/Cd(0H)2復合納米線。
10.根據權利要求9所述的CdS/Cd(0H)2復合納米線，其特征在于所述CdS/Cd(0H)2 復合納米線的直徑為2-100納米，優選10-50納米；長度為50納米-100微米，優選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
本發明公開了一種CdS/Cd(OH)2復合納米線及其制備方法。本發明所提供的CdS/Cd(OH)2復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復合膜；再經H2S氣氛處理后，使無機鹽轉化為CdS無機半導體納米顆粒，經干燥燒結并部分氧化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，并經超聲波處理，使CdO與水發生反應轉變為Cd(OH)2，同時形成CdS/Cd(OH)2復合納米線。該方法得到的CdS/Cd(OH)2復合納米線CdS納米晶體含量可控；復合納米線中的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；納米線的長徑比和尺寸可控。
文檔編號C09K11/56GK102181283SQ20111009331
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月14日 優先權日2011年4月14日
發明者劉偉麗, 劉瑞剛, 王文, 黃勇 申請人:中國科學院化學研究所