[发明专利]细乳液胶体内可控形成纳米核壳硫化金属盐的制备方法

说明书

本发明公开了细乳液胶体内可控形成纳米核壳硫化金属盐的制备方法，涉及胶体分散、聚合和光伏产业等领域。本发明采用反相细乳液方法得到反应器中形成纳米核壳结构硫化金属盐，采用热敏性聚合物改变水凝胶的粘度，控制了Ostwald熟化，可控地实现了单层壳或者多层壳硫化金属盐的制备。本发明在室温下以热敏性聚合物形成的细乳液为载体，形成金属硫化物的种子；本发明采用升高温度方法，热敏性聚合物形成水凝胶，控制了第二可溶性金属盐形成的壳层；本发明此种方法简便可行，容易制备多层壳层的硫化金属盐。

技术领域：

本发明涉及在反相细乳液方法得到的反应器中形成纳米核壳结构硫化金属盐，并采用热敏性聚合物改变水凝胶的粘度，控制Ostwald熟化，可控地实现了单层壳或者多层壳硫化金属盐的制备。此方法涉及胶体分散、聚合和光伏产业等领域。

背景技术：

硫化物及其类似化合物包括一系列金属、半金属元素与S、Se、Te、As、Sb、Bi结合而成的矿物。自然界矿物种数有350种左右，硫化物就占了2/3以上，其他为硒化物（selenides）、碲化物(tellurides)、砷化物(arsenides)，及个别锑化物(antimonides)和铋化物(bismuthides)。硫化物如硫化镉等在制造光敏电阻、太阳能电池和光催化剂等方面有优异的作用和性能。

目前，核壳结构的纳米材料成为研究热点。核壳是由一种纳米材料通过化学键或其他作用力将另一种纳米材料包覆起来形成的纳米尺度的有序组装结构。包覆技术通过对内核微粒表面性质进行剪裁，改变内核表面电荷、官能团和反应特性，提高内核的稳定性与分散性。通过掺杂、表面等离子体共振等技术可增强核壳微粒的发光，满足其在荧光标记等方面的应用。核壳结构由于其独特的结构特性，整合了内外两种材料的性质，并互相补充各自的不足，是近几年形貌决定性质的一个重要研究方向。在具体的研究方法中，乳液法是较为简单和易为控制的方法。

采用细乳液胶体为具体的反应器，利用Ostwald熟化的方法形成核壳硫化金属盐是可行的合成方法之一。所谓Ostwald熟化简单解释是多相结构中小颗粒消溶，大颗粒长大过程。Ostwald成熟的推动力是界面能的作用，由于单位质量的比界面能减小，系统总的自由能降低；过程的驱动力就是脱溶相粒子大小尺寸前后的自由能之差。Ostwald熟化也可以在溶液环境中操作，该方法可以提供制备复杂的纳米结构材料，并且可以进行多次Ostwald熟化。具体实现中，采用热敏性聚合物改变水凝胶的粘度，控制了Ostwald熟化，可控地实现了单层壳或者多层壳硫化金属盐的制备。此种方法具有明确的可行性和创新性。

发明内容:

本发明的目的是利用反相细乳液方法得到反应器中形成纳米核壳结构硫化金属盐，并热敏性聚合物形成的凝胶控制Ostwald熟化。

细乳液胶体内可控形成纳米核壳硫化金属盐的制备方法，按照下述步骤进行：

（1）种子纳米硫化金属盐粒子的制备：

室温下，将定量的第一可溶性金属盐和热敏性聚合物加入去离子水中形成水相。水相和环己烷混合后用磁力搅拌机搅拌15min预乳化，450W超声细胞粉碎机90%功率超声5min（冰水冷却），得到稳定的细乳液组分A。将不同浓度的硫化钠溶液和加入热敏性聚合物的环己烷，混合后用磁力搅拌机搅拌15min预乳化，450W超声细胞粉碎机90%功率超声15min（冰水冷却），得到稳定的细乳液组分B。在预定的温度下，A组分和B组分迅速混合后，采用450W超声细胞粉碎机90%功率超声5min（预定温度），得到稳定的混合细乳液组分C。得到含有种子纳米硫化金属盐的细乳液胶体。

步骤（1）组分A中第一可溶性金属盐、热敏性聚合物、去离子水和环己烷的质量比例为1-2:10:100:400；组分B中硫化钠、环己烷、热敏性聚合物和去离子水的质量比例为3:60:2:20。预定温度是50-80℃之间的某一温度。