[发明专利]水溶性硫化镉纳米棒和纳米异质结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水溶性硫化镉的制备方法和纳米异质结构及其制备方法。

背景技术

近年来，纳米异质结构由于具备两种材料的复合特性以及相互耦合特性而引起了越来越多研究者的兴趣。半导体纳米材料由于具有量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，表现出独特的电子和光学性质，目前人们正从单一材料单一形貌的粒子转向两种或多种不同材料组成的异质结构，探索其新颖的性质。基于金属-半导体异质结构可以调节材料的能带结构和电荷分布，改善材料的电学、光学与催化性能，因此成为材料科学和技术领域的重点研究对象。

硫化镉CdS是一种重要的半导体材料，在室外下的带隙能为2.42eV，具有独特的光电特性，在发光二极管、太阳能电池及其他光电元器件上都有着重要用途。近年来，出于应用的需要，各种形貌的CdS纳米材料均被合成出来，如纳米晶、纳米棒、纳米线、纳米管等。CdS本身具有很高的光催化活性，能够被可将光激发而进行光催化分解水或降解有机污染物，但在紫外-可见光照射下，CdS表现出不稳定性，易于光腐蚀。因此通过沉积贵金属，对纯CdS进行改性，可改善光催化效果。沉积于半导体表面上的贵金属粒子不仅可起到光敏剂的作用，增加半导体对光的吸收，而且还起到传输电子和空穴的作用，阻止电子-空穴对的复合。[A.E.Saunders，I.Popov，U.Banin，J.Phys.Chem.B 2006，110，25421.25429.]，在有机溶剂中将Au颗粒沉积在硫化镉纳米棒表面，然而光催化大部分都是在水溶液中进行，从而不利于反应的进行。[G.Dukovic，M.G.Merkle，J.H.Nelson，S.M.Hughes，A.P.Alivisatos，Adv.Mater.2008，20，4306.4311.]，使用光还原法将Pt粒子沉积在硫化镉纳米棒表面，但需要在惰性气体条件下制备，条件较为苛刻。

发明内容

本发明的目的是针对目前合成纳米异质结构中存在的问题，提供一种水溶性硫化镉的制备方法和一种纳米异质结构，并提供一种制备纳米异质结构的方法。

本发明提供一种水溶性硫化镉的制备方法，该方法包括将含有油溶性硫化镉纳米棒、有机溶剂和表面修饰剂的混合物与碱接触，得到水溶性硫化镉纳米棒，所述表面修饰剂为巯基十一酸、巯基乙酸、巯基丙酸中的一种或多种。

本发明提供一种纳米异质结构，该纳米异质结构含有硫化镉纳米棒以及附着在硫化镉纳米棒表面或包围在硫化镉纳米棒周围的贵金属颗粒，硫化镉纳米棒的长度为10-100nm，直径为2-5nm，贵金属颗粒的粒子直径为2-5nm。

本发明提供一种制备纳米异质结构的方法，该方法包括制备水溶性硫化镉纳米棒，然后将该水溶性硫化镉纳米棒、贵金属的水溶性化合物在水存在下接触，得到水溶性纳米异质结构，其中，所述水溶性硫化镉纳米棒的制备方法为权利要求1-4中任意一项所述的水溶性硫化镉纳米棒的制备方法。

本发明制备的水溶性硫化镉纳米棒可以在水中长时间稳定存在，溶液颜色为澄清亮黄色，本制备方法操作过程简单，条件温和，转化率高；本发明制备得到的M-CdS(M＝Au，Pt)纳米异质结构在碱性条件下分散性、稳定性良好，可作为一种可见光催化剂，在降解染料、光解水、太阳能电池等领域具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例1制得的巯基十一酸(MUA)-CdS纳米棒的TEM图像；

图2为本发明实施例1制得的Au-CdS纳米异质结构的TEM图像；

图3为本发明实施例1制得的Au-CdS纳米异质结构的EDS能谱图；

图4为本发明实施例3制得的Pt-CdS纳米异质结构的TEM图像；

图5为本发明实施例3制得的Pt-CdS纳米异质结构的EDS能谱图；

图6为本发明制得的MUA-CdS、Au-CdS及Pt-CdS的紫外-可见吸收光谱；

图7为本发明制得的MUA-CdS、Au-CdS及Pt-CdS的荧光发射光谱；

具体实施方式