[发明专利]一种采用PMAA为模板制备空心ZnS微球的方法

说明书

 

技术领域    

本发明属于无机化学和高分子领域，涉及一种空心ZnS微球的制备方法，具体涉及一种采用PMAA为模板制备空心ZnS微球的方法。

背景技术    

利用模板法制备空心材料是一种常用的方法，人们已经对多种模板进行了研究。近年来，ZnS作为重要的半导体材料受到了广泛的关注。目前传统的制备空心材料的方法主要是模板法，包括硬模板和软模板。其中硬模板法所用模板主要包括聚苯乙烯球、硅胶球和树脂球，硬模板法能够很好地控制材料的尺寸，但是模板的制备繁琐，模板须经过修饰从而诱导前驱体在模板表面沉积，且模板移除使反应过于繁琐，除去的方法有热处理或者化学刻蚀，这些后处理过程很复杂，消耗高能量，且移除模板的过程很容易使外壳发生塌陷破坏空心结构，限制了所得材料的应用。软模板法所用模板主要包括囊泡、乳液、胶束，甚至是气泡。软模板方法一般情况下不需要移除模板，但是大量乳化剂的引入可能引起反应过程中大量副产物的生成，事后处理过程困难并影响进一步的应用。

发明内容    

本发明的目的在于提供一种采用PMAA为模板制备空心ZnS微球的方法。

本发明采用以下技术方案：

一种采用PMAA为模板制备空心ZnS微球的方法，包括以下步骤：1）将Zn(C₅H₇O₂)₂溶于DMF中形成Zn(C₅H₇O₂)₂分散液；

2）将C₂H₅NS溶于DMF中形成C₂H₅NS溶液；

3）配制PMAA微球模板；

4）按Zn(C₅H₇O₂)₂与C₂H₅NS摩尔比为1:1-1.2的量将Zn(C₅H₇O₂)₂分散液与C₂H₅NS溶液混合形成悬浮液，向悬浮液中加入PMAA微球模板超声分散，然后在140-200℃下加热5-24h，得到空心ZnS微球。

以PMAA微球模板中的PMAA计，每10ml悬浮液中加入5-10mgPMAA微球模板。

所述PMAA微球模板为PMAA微球的乙腈分散液。

Zn(C₅H₇O₂)₂分散液的浓度为0.02mol/L。

C₂H₅NS溶液的浓度为0.024mol/L。

PMAA微球的乙腈分散液的制备方法如下，蒸馏沉淀法：α-甲基丙烯酸(MAA)(10.0mL，相对于溶剂乙腈的体积2.5vol%)，偶氮二异丁腈（AIBN）0.2067g(2wt%，相对于单体MAA的质量)，加入乙腈400mL，倒入带分馏塔、李比希冷凝器和接收瓶的单颈圆底烧瓶中，并将其置入加热套，溶液在30min内沸腾，反应液开始蒸馏，起初均相溶液由无色变为乳白色，最后加深变为牛奶白，加热回流蒸馏3h，反应停止共回收乙腈馏分200mL，离心，沉淀用乙腈洗涤两次后，用100mL乙腈回溶，取1mL分散液放入烘箱80℃、5h，称重测得固含量为69.0 mg/ml，即为PMAA微球的乙腈分散液。参考文献：（Bai, F.; Huang, B.; Yang, X.; Huang, W., Synthesis of monodisperse poly(methacrylic acid) microspheres by distillation–precipitation polymerization. European Polymer Journal 2007, 43 (9), 3923-3932。

本发明制备时，在140-200℃的受热过程中，一方面让乙酰丙酮锌和硫代乙酰胺受热分解释放硫离子形成硫化锌晶核的过程，另一方面硫代乙酰胺受热分解打破了溶液平衡使得PMAA解聚从ZnS晶壳间距中扩散到溶液态中，形成硫化锌空心微球。发明点的关键在于结合了PMAA微球表面富含羧基氢键诱导作用和硫代乙酰胺热解以及PMAA的解聚扩散。