專利名稱：一種水熱／溶劑熱制備硫化鈷納米晶的方法
一種水熱/溶劑熱制備硫化鈷納米晶的方法技術領域
本發明屬于硫化物納米材料技術領域，具體涉及一種水熱/溶劑熱制備硫化鈷納米晶的方法。
背景技術：
CoS納米材料是一種無毒、環保的過渡金屬，除了具有特殊的3d價電子殼層結構外，還具有納米材料應有的的非線性性質、熒光特性、量子尺寸效應和其它的重要物理化學性質。由于這樣的特性，使納米CoS材料作為功能性的材料被廣泛的關注著，同時也因為其優越的物理、化學、光學、顏料性能被廣泛的應用于各個領域[WangQingsheng， Xu Zhude, Yin Haoyong，Nie Qiulin·Fabrication oftransition metal sulfides nanocrystallites via an ethylenediamine-assistedroute[J]. Materials Chemistry md Physics，2005，90(1) :73-77]。經研究發現，硫化鈷納米粒子的禁帶寬度大約為 3.91eV[S.P.Tandon， J.P.Gupta.Measurement of Forbidden Energy Gap of Semiconductors byDiffuse Reflectance Technique. Physica Status Solidi(b), 1970, 381 (1) :363-367],硫化鈷納米材料必將在高能量密度電池、太陽能光電材料等這些方面得至丨J廣泛的應用[M. S. Sadjadi, A. Pourahmad, Sh. Sohrabnezhad, K. Zare. Formation of NiS and CoS semiconductornanoparticIes inside mordenite-type zeolite. Materials Letters,2007,61(14-15) :2923-2926]。
水熱/溶劑熱發展到今天也已經被廣泛的應用于材料的合成，特別是在納米材料研究方面，是一種很有效的制備方法。水熱/溶劑熱體系中的水或有機溶劑的液態或氣態是傳遞壓力的媒介；在高壓下，絕大多數反應物均能完全或部分溶解于水/有機溶劑，促使反應在液相或氣相中進行，這樣因為反應物接觸良好而消除了彼此之間的擴散限制。利用水熱/溶劑熱體系可以制備出純度高、晶型好、單分散、形狀以及大小可控的納米微粒。發明內容
本發明的目的是提出一種水熱/溶劑熱制備硫化鈷納米晶的方法。此方法操作簡單，所得的硫化鈷納米晶純度高、晶型好、單分散、形狀以及大小可控。
為達到上述目的，本發明采用的技術方案是
1)取0. 28g-l. 12g的分析純七水合硫酸鈷(CoSO4 · 7H20)置于燒杯中，向燒杯中加入IOmL去離子水和IOmL N, N- 二甲基甲酰胺(DMF)，攪拌得溶液A ；
2)向溶液A中加入0. Olg-O. 05g聚乙烯基吡咯烷酮，得到溶液B ；
3)取0. 08g-0. 30g的分析純九硫脲(SC (NH2) 2)，加入溶液B中，攪拌至完全溶解得前驅液C ；
4)將前驅液C倒入水熱反應釜中，控制其填充比為50% -80%，反應溫度為 160-220°C，反應時間為 Mh-48h ；
5)反應結束后，將水熱釜取出冷卻至室溫；
6)將反應產物分離出來分別用去離子水、無水乙醇清洗后放入60°C的真空干燥箱中進行干燥，得到黑色的硫化鈷納米納米晶。由于反應過程中反應物接觸良好而消除了彼此之間的擴散限制，從而加速了反應速率，因此其反應溫度低，能耗小，成本低，所制備的硫化鈷納米微晶結晶好、形貌可控、分散性好；此方法制備工藝簡單，操作方便，對設備要求低，制備成本較低。
圖1是本發明實施例1制備的硫化鈷納米晶的透射電子顯微照片。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細說明。實施例1 1)取0. 56g的分析純七水合硫酸鈷(CoSO4 ·7Η20)置于燒杯中，向燒杯中加入IOmL 去離子水和IOmL N, N- 二甲基甲酰胺(DMF)，攪拌得溶液A ；2)向溶液A中加入0. 03g聚乙烯基吡咯烷酮，得到溶液B ；3)取0. 16g的分析純九硫脲(SC(NH2)2),加入溶液B中，攪拌至完全溶解得前驅液 C；4)將前驅液C倒入水熱反應釜中，控制其填充比為60%，反應溫度為200°C，反應時間為48h ；5)反應結束后，將水熱釜取出冷卻至室溫；6)將反應產物分離出來分別用去離子水、無水乙醇清洗后放入60°C的真空干燥箱中進行干燥，得到黑色的硫化鈷納米納米晶。將所得的硫化鈷納米晶產品用透射電子顯微鏡進行觀察分析，可以看出所制備的樣品尺寸約為50nm(圖1)。實施例2 1)取0. 28g的分析純七水合硫酸鈷(CoSO4 ·7Η20)置于燒杯中，向燒杯中加入IOmL 去離子水和IOmL N, N- 二甲基甲酰胺(DMF)，攪拌得溶液A ；2)向溶液A中加入0. 02g聚乙烯基吡咯烷酮，得到溶液B ；3)取0. 08g的分析純九硫脲(SC (NH2) 2)，加入溶液B中，攪拌至完全溶解得前驅液 C；4)將前驅液C倒入水熱反應釜中，控制其填充比為50%，反應溫度為160°C，反應時間為40h ；5)反應結束后，將水熱釜取出冷卻至室溫；6)將反應產物分離出來分別用去離子水、無水乙醇清洗后放入60°C的真空干燥箱中進行干燥，得到黑色的硫化鈷納米納米晶。實施例3 1)取0. 75g的分析純七水合硫酸鈷(CoSO4 ·7Η20)置于燒杯中，向燒杯中加入IOmL 去離子水和IOmL N, N- 二甲基甲酰胺(DMF)，攪拌得溶液A ；2)向溶液A中加入0. Olg聚乙烯基吡咯烷酮，得到溶液B ；
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3)取0. 20g的分析純九硫脲(SC (NH2) 2)，加入溶液B中，攪拌至完全溶解得前驅液 C；
4)將前驅液C倒入水熱反應釜中，控制其填充比為80%，反應溫度為220°C，反應時間為24h ；
5)反應結束后，將水熱釜取出冷卻至室溫；
6)將反應產物分離出來分別用去離子水、無水乙醇清洗后放入60°C的真空干燥箱中進行干燥，得到黑色的硫化鈷納米納米晶。
實施例4
1)取0. 95g的分析純七水合硫酸鈷(CoSO4 ·7Η20)置于燒杯中，向燒杯中加入IOmL 去離子水和IOmL N, N- 二甲基甲酰胺(DMF)，攪拌得溶液A ；
2)向溶液A中加入0. 05g聚乙烯基吡咯烷酮，得到溶液B ；
3)取0. 26g的分析純九硫脲(SC (NH2) 2)，加入溶液B中，攪拌至完全溶解得前驅液 C；
4)將前驅液C倒入水熱反應釜中，控制其填充比為70%，反應溫度為180°C，反應時間為35h ；
5)反應結束后，將水熱釜取出冷卻至室溫；
6)將反應產物分離出來分別用去離子水、無水乙醇清洗后放入60°C的真空干燥箱中進行干燥，得到黑色的硫化鈷納米納米晶。
實施例5
1)取1. 12g的分析純七水合硫酸鈷(CoSO4 ·7Η20)置于燒杯中，向燒杯中加入IOmL 去離子水和IOmL N, N- 二甲基甲酰胺(DMF)，攪拌得溶液A ；
2)向溶液A中加入0. 04g聚乙烯基吡咯烷酮，得到溶液B ；
3)取0. 30g的分析純九硫脲(SC (NH2) 2)，加入溶液B中，攪拌至完全溶解得前驅液 C；
4)將前驅液C倒入水熱反應釜中，控制其填充比為80%，反應溫度為210°C，反應時間為30h ；
5)反應結束后，將水熱釜取出冷卻至室溫；
6)將反應產物分離出來分別用去離子水、無水乙醇清洗后放入60°C的真空干燥箱中進行干燥，得到黑色的硫化鈷納米納米晶。
權利要求
1. 一種水熱/溶劑熱制備硫化鈷納米晶的方法，其特征在于1)取0.28g-l. 12g的分析純七水合硫酸鈷(CoSO4 · 7H20)置于燒杯中，向燒杯中加入 IOmL去離子水和IOmL N, N- 二甲基甲酰胺(DMF)，攪拌得溶液A ；2)向溶液A中加入0.Olg-O. 05g聚乙烯基吡咯烷酮，得到溶液B ；3)取0.08g-0. 30g的分析純九硫脲(SC (NH2) 2)，加入溶液B中，攪拌至完全溶解得前驅液C ；4)將前驅液C倒入水熱反應釜中，控制其填充比為50%-80%，反應溫度為 160-220°C，反應時間為 Mh-48h ；5)反應結束后，將水熱釜取出冷卻至室溫；6)將反應產物分離出來分別用去離子水、無水乙醇清洗后放入60°C的真空干燥箱中進行干燥，得到黑色的硫化鈷納米納米晶。
全文摘要
一種水熱/溶劑熱制備硫化鈷納米晶的方法，將七水合硫酸鈷加入去離子水和N，N-二甲基甲酰胺(DMF)的混合溶液中得溶液A；向溶液A中加入聚乙烯基吡咯烷酮得溶液B；將九硫脲(SC(NH2)2)加入溶液B中得前驅液C；將前驅液C倒入水熱反應釜中進行水熱反應；反應結束后，將水熱釜取出冷卻至室溫；將反應產物分離出來分別用去離子水、無水乙醇清洗后真空干燥得到黑色的硫化鈷納米納米晶。由于反應過程中反應物接觸良好而消除了彼此之間的擴散限制，從而加速了反應速率，因此其反應溫度低，能耗小，成本低，所制備的硫化鈷納米微晶結晶好、形貌可控、分散性好；此方法制備工藝簡單，操作方便，對設備要求低，制備成本較低。
文檔編號B82Y40/00GK102502886SQ20111037537
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月23日 優先權日2011年11月23日
發明者吳建鵬, 曹麗云, 李意峰, 李碧, 黃劍鋒 申請人:陜西科技大學