[发明专利]一种Q态硫化镉纳米粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机非金属纳米材料制备领域，具体涉及一种Q态硫化镉纳米粒子的制备方法。

背景技术

硫化镉是一类典型的IIB-IVA族光电半导体材料，纳米结构的硫化镉材料在光致发光、电致发光、传感器、红外窗口材料、光催化等许多领域有着广泛的应用，是纳米材料合成领域的研究热点之一。Q态粒子(粒度为1至几个纳米)是指所含原子总数为10²～10³，表面原子占粒子总原子数的50％的原子团，这类粒子有人也称为团簇粒子，量子态粒子等。它与外部介质形成了复杂的弱相互作用，双电层、甚至共价键、配位键等。由于其粒度在1～10个纳米范围，与德布罗意波长相近，其能级分裂十分明显，具有明显的量子尺寸效应，可使半导体纳米微粒产生大的光学三阶非线性响应，具有更优异的光电催化活性。

制备Q态纳米材料的方法，可分为化学法和物理法，而从制备的状态来分又可以分为固相法、液相法两类。张俊松等用前驱体合成平均粒径3～5纳米CdS粒子【参见张俊松，马娟，周益明，等.低温固相反应法合成水分散性CdS纳米晶[J].无机化学学报，2005，21(2)，295-297.】，刘辉等直接加入NaOH使CdCl₂和CH₃ CSNH₂混合溶液中的S^2-逐渐释出，使用六偏磷酸钠溶液作为稳定剂，制得平均粒径5.1纳米CdS粒子【参见刘辉，李文友，尹洪宗，等.CdS纳米粒子制备的影响因素及CdS纳米粒子的酚藏红花体系的光谱特性[J].化学学报，2005，63(4)：301-306】，苏凌浩等采用脲酶诱发均匀沉淀法制备CdS纳米微粒，向反应体系中同时加入EDTA和甘氨酸，成功消除了Cd²⁺离子对脲酶的抑制作用，XRD显示产物为立方结构的纳米CdS，平均粒径为9nm。【参见苏凌浩，张校刚.脲酶诱发均匀沉淀法室温制备纳米CdS[J].功能材料与器件学报，2005，11(3)：273-276】，俞英等用分步修饰沉淀法，以3-巯基丙酸为修饰剂，水相合成了具有发光效率高，光稳定性强等优良特性的CdSe₂/CdS核壳纳米晶，粒径约为4nm，并将其成功用于溶菌酶的测定。【参见俞英，周震涛.核壳纳米晶二硒化镉/硫化镉的合成及荧光法测定溶菌酶[J].分析化学，2005，33(5)：650-652.】

以上方法，均有合成工艺相对复杂、条件不易控制、环境污染严重、应用范围窄的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种Q态硫化镉纳米粒子的制备方法，具有工艺简单、制备条件易控、分散剂可循环利用、无污染、制备成本低、粒径可控等优点。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种Q态硫化镉纳米粒子的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、取硫酸镉或卤化镉中的一种，其质量份数为1～16份；取硫酸钠溶液、硫酸钾溶液、卤化钠溶液或卤化钾溶液中的一种，其质量份数为20份，浓度≥0.1mol/L；将选取的两种原料混合，溶解，制成镉源分散溶液，备用；

步骤二、取硫化钠或硫化钾中的一种，其质量份数为3～12份；取硫酸钠溶液、硫酸钾溶液、卤化钠溶液或卤化钾溶液中的一种，其质量份数为10～30份，浓度≥0.1mol/L；将选取的两种原料混合，溶解，制成硫源分散溶液，备用；

步骤三、将制得的硫源分散溶液加入到镉源分散溶液中，均匀混合，反应过程中生成黄色沉淀，反应时间为10～60分钟，将反应后的混合物送入离心机，离心分离，分离出的离心液回收，分离出的沉淀物备用；

步骤四、将步骤三分离出的沉淀物加入到蒸馏水中，均匀混合，送入离心机离心分离，分离出的离心液回收，分离出的沉淀物再次与蒸馏水混合后送入离心机离心分离，分离出的离心液回收，分离出的沉淀物备用，蒸馏水的加入量与沉淀物的体积比为1∶0.5～1∶1.5；

步骤五、用由80％的蒸馏水和20％的乙醇组成的乙醇水溶液代替蒸馏水，按照步骤四的方法将其与步骤四分离出的沉淀物混合并离心分离，分离出的沉淀物备用；

步骤六、将步骤五分离出的沉淀物与无水乙醇混合，无水乙醇的加入量以沉淀物能够完全浸入为准，混合均匀后送入离心机分离，分离出的沉淀物备用；

步骤七、将步骤六制得的沉淀物送入干燥箱，干燥后取出，即制得Q态硫化镉纳米粒子。

步骤三中回收的离心液，可直接作为原料重新使用；步骤四回收的离心液，可放入晾晒池令其自然挥发水分后重新使用；步骤五、六回收的离心液可通过简单蒸馏回收乙醇和蒸馏水用于再生产。