专利名称：一种制备单分散立方状硫化铅纳米晶的方法
技术领域：
本发明属于材料技术领域，涉及一种纳米材料的制备方法，具体涉及单 分散立方状硫化铅纳米晶的制备方法。
技术背景硫化铅(PbS)是一种立方岩盐结构半导体材料，具有窄的带隙(0.41 eV) 和大的玻尔激子半径(18薩)。PbS纳米晶具有强的量子限域效应，其三次非 线性光学性能大约是GaAs的30倍，CdSe的1000倍，在近红外通讯、光子 开关、热和生物成像、光电器件以及太阳能电池等方面有着潜在地应用。近年来纳米结构的控制合成及其组装已成为纳米材料研究的热点，为特 定功能的纳米器件"由下而上"的研制奠定了坚实的基础。目前国内外对PbS 纳米结构的研究主要还是集中在不同形貌的PbS纳米晶的合成。如已可在胶 束、溶胶一凝胶、玻璃、LB(Langmuir-Blogdett)膜、聚合物基体和有机铅 盐的分解得到PbS纳米颗粒(包括量子点)。也得到了PbS纳米棒，如Zhang 等[J. Phys. Chem. B， 2006， 110， 184]通过在异辛烷中琥珀酸二 (2-乙基 己基)酯磺酸铅(Pb (A0T) 2)和硫代乙酰胺(TAA)反应制备了 PbS纳米棒，Qian 等[Mater. Chem. Phys. ， 2004， 88， 217]通过表面活性剂的作用在水相和 油相界面反应合成出成束的PbS纳米棒。其它形貌的PbS也有少量的报道， 如Zhao等[Adv. Mater, ， 2006， 18， 359]利用阴阳离子混合表面活性剂低 温合成了星形PbS纳米晶，Lee等[J.Am. Chem. Soc. ， 2002， 124， 11244] 用高温溶液法分解前驱物(PbS2CNEU2得到了立方状、球状、星状等各种形 貌的PbS纳米晶。Zhou等[J. Phys. Chem. B， 2006， 110， 6543]采用溶液 回流法得到了星形花状、星形多枝状和立方状等PbS纳米晶。本发明通过调 节表面活性剂十二烷基磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵的摩尔比，在低温下 制备出单分散立方状硫化铅纳米晶。发明内容本发明的目的是提供一种制备单分散立方状硫化铅纳米晶的方法，该方 法原料廉价易得，工艺简单，成本低，产品质量稳定，易于实现控制且工艺重复性好，制备出的立方状硫化铅纳米晶的直径为80 100 nm。本发明的制备单分散立方状硫化铅纳米晶的方法，以醋酸铅为铅源，以 硫代乙酰胺为硫源，在密闭反应器中进行，其步骤如下1) 将醋酸铅、硫代乙酰胺、十二烷基磺酸钠、十六垸基三甲基溴化铵按 摩尔比1 2: 2 3: 0. 15 0. 2: 0. 2 0. 3混合成反应物，其中醋酸铅为铅源、硫代乙酰胺为硫源、十二垸基磺酸钠为阴离子表面活性剂、十六垸基三 甲基溴化铵为阳离子表面活性剂。2) 将反应物加入到去离子水中，搅拌15 30分钟作为反应溶液，反应 物与去离子水的质量比为1: 20 40。3) 将反应溶液放入密闭的反应釜中，在120 160。C温度条件下反应8 16小时，冷却至常温。4) 将反应后的溶液过滤，滤渣用去离子水洗涤，除去未反应的多余的 离子，然后进行真空干燥，即可制备单分散立方状硫化铅纳米晶。本发明通过简单可控的水热反应，制备出单分散立方状硫化铅纳米晶。 该方法原料廉价易得，工艺简单，成本低，产品纯度高，重复性好，有利于 规模化工业生产。
图1是单分散立方状硫化铅纳米晶的XRD图；图2是单分散立方状硫化铅纳米晶的透射电镜(TEM)照片。
具体实施方式
实施例1将4.0X10—3 mol分析纯醋酸铅、1.2X1(T2 mol分析纯硫代乙酰胺、 0.8X10—3 mol分析纯十二垸基磺酸钠、1.2X10—3 mol分析纯十六烷基三甲 基溴化铵混合成反应物，将反应物加入到去离子水中，反应物与去离子水的质量比为l: 20，搅拌15分钟作为反应溶液，将反应溶液放入密闭的150ml 不绣钢耐压反应釜中，在160 'C反应12小时，冷却至常温，打开反应釜， 将反应后的溶液过滤，滤渣用去离子水洗涤，除去未反应的多余的离子，然 后进行真空干燥，即可单分散立方状硫化铅纳米晶。产物经X射线粉末衍射 鉴定为硫化铅(图1); TEM电镜检测产品形貌(图2);硫化铅纳米晶直径为 80 120 nm。 实施例2将8.0X10—3 mol分析纯醋酸铅、8.0X10—3 mol分析纯硫代乙酰胺、 0.6X10—3 mol分析纯十二烷基磺酸钠、0.8X10—3 mol分析纯十六烷基三甲 基溴化铵混合成反应物，将反应物加入到去离子水中，反应物与去离子水的 质量比为l: 20，搅拌25分钟作为反应溶液，将反应溶液放入密闭的150ml 不绣钢耐压反应釜中，在140 "C反应16小时，冷却至常温，打开反应釜， 将反应后的溶液过滤，滤渣用去离子水洗涤，除去未反应的多余的离子，然 后进行真空干燥，即可制备单分散立方状硫化铅纳米晶。 实施例3将8. 0X10 3 mol分析纯醋酸铅、8.0X10" mol分析纯硫代乙酰胺、 0.8X10-3 mol分析纯十二垸基磺酸钠、1.2X10-3 mol分析纯十六垸基三甲 基溴化铵混合成反应物，将反应物加入到去离子水中，反应物与去离子水的 质量比为l: 30，搅拌20分钟作为反应溶液，将反应溶液放入密闭的150ml 不绣钢耐压反应釜中，在120 "C反应14小时，冷却至常温，打开反应釜， 将反应后的溶液过滤，滤渣用去离子水洗涤，除去未反应的多余的离子，然 后进行真空干燥，即可制备单分散立方状硫化铅纳米晶。 实施例4将4.0X10—3 mol分析纯醋酸铅、1.2X10—2 mol分析纯硫代乙酰胺、 0.6X10—3 mol分析纯十二烷基磺酸钠、0.8X10—3 mol分析纯十六烷基三甲 基溴化铵混合成反应物，将反应物加入到去离子水中，反应物与去离子水的 质量比为l: 25，搅拌15分钟作为反应溶液，将反应溶液放入密闭的150ml不绣钢耐压反应釜中，在150 。C反应8小时，冷却至常温，打开反应釜，将反应后的溶液过滤，滤渣用去离子水洗涤，除去未反应的多余的离子，然后 进行真空干燥，即可制备单分散立方状硫化铅纳米晶。实施例5将8.0X10—3 mol分析纯醋酸铅、1.2X10—2 mol分析纯硫代乙酰胺、 0.6X10—3 mol分析纯十二垸基磺酸钠、1.2X10—3 mol分析纯十六垸基三甲 基溴化铵混合成反应物，将反应物加入到去离子水中，反应物与去离子水的 质量比为l: 20，搅拌20分钟作为反应溶液，将反应溶液放入密闭的150ml 不绣钢耐压反应釜中，在140 "C反应16小时，冷却至常温，打开反应釜， 将反应后的溶液过滤，滤渣用去离子水洗涤，除去未反应的多余的离子，然 后进行真空干燥，即可制备单分散立方状硫化铅纳米晶。 实施例6将4.0X103 mol分析纯醋酸铅、8.0X10—3 mol分析纯硫代乙酰胺、 0.8X10—3 mol分析纯十二垸基磺酸钠、0.8X10—:i mol分析纯十六烷基三甲 基溴化铵混合成反应物，将反应物加入到去离于水中，反应物与去离子水的 质量比为l: 35，搅拌30分钟作为反应溶液，将反应溶液放入密闭的150ml 不绣钢耐压反应釜中，在130 "C反应12小时，冷却至常温，打开反应釜， 将反应后的溶液过滤，滤渣用去离子水洗涤，除去未反应的多余的离子，然 后进行真空干燥，即可制备单分散立方状硫化铅纳米晶。 实施例7将8.0X10—3 mol分析纯醋酸铅、1.2X10—2 mol分析纯硫代乙酰胺、 0.8X10—3 mol分析纯十二垸基磺酸钠、0.8X10—3 mol分析纯十六烷基三甲 基溴化铵混合成反应物，将反应物加入到去离子水中，反应物与去离子水的 质量比为l: 20，搅拌25分钟作为反应溶液，将反应溶液放入密闭的150ml 不绣钢耐压反应釜中，在120 T反应16小时，冷却至常温，打开反应釜， 将反应后的溶液过滤，滤渣用去离子水洗涤，除去未反应的多余的离子，然 后进行真空干燥，即可制备单分散立方状硫化铅纳米晶。实施例8将4.0X10—3 mol分析纯醋酸铅、8.0X10—3 mol分析纯硫代乙酰胺、 0.6X10—3 mol分析纯十二烷基磺酸钠、1.2X10—3 mol分析纯十六烷基三甲 基溴化铵混合成反应物，将反应物加入到去离子水中，反应物与去离子水的 质量比为l: 25，搅拌15分钟作为反应溶液，将反应溶液放入密闭的150ml 不绣钢耐压反应釜中，在140 'C反应14小时，冷却至常温，打开反应釜， 将反应后的溶液过滤，滤渣用去离子水洗漆，除去未反应的多余的离子，然 后进行真空干燥，即可制备单分散立方状硫化铅纳米晶。 实施例9将6.0X1(T mol分析纯醋酸铅、1.0X10—2 mol分析纯硫代乙酰胺、 0.7X10—3 mol分析纯十二烷基磺酸钠、l.OXl(T mol分析纯十六烷基三甲 基溴化铵混合成反应物，将反应物加入到去离子水中，反应物与去离子水的 质量比为l: 30，搅拌30分钟作为反应溶液，将反应溶液放入密闭的150ml 不绣钢耐压反应釜中，在160 "C反应10小时，冷却至常温，打开反应釜， 将反应后的溶液过滤，滤渣用去离子水洗涤，除去未反应的多余的离子，然 后进行真空干燥，即可制备单分散立方状硫化铅纳米晶。
权利要求
1、一种制备单分散立方状硫化铅纳米晶的方法，其特征在于该方法以醋酸铅为铅源、以硫代乙酰胺为硫源，在密闭反应器中进行，具体步骤如下1)将醋酸铅、硫代乙酰胺、十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵按摩尔比1～2∶2～3∶0.15～0.2∶0.2～0.3混合成反应物，其中醋酸铅为铅源、硫代乙酰胺为硫源、十二烷基磺酸钠为阴离子表面活性剂、十六烷基三甲基溴化铵为阳离子表面活性剂；2)将反应物加入到去离子水中，搅拌15～30分钟作为反应溶液，反应物与去离子水的质量比为1∶20～40；3)将反应溶液放入密闭的反应釜中，在120～160℃温度条件下反应8～16小时，冷却至常温；4)将反应后的溶液过滤，滤渣用去离子水洗涤，除去未反应的多余的离子，然后进行真空干燥，即可制备单分散立方状硫化铅纳米晶。
全文摘要
本发明涉及一种制备单分散立方状硫化铅纳米晶的方法。本发明方法首先将醋酸铅、硫代乙酰胺、十二烷基磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵按摩尔比1～2∶2～3∶0.15～0.2∶0.2～0.3混合成反应物后加入到去离子水中，搅拌均匀，反应物与去离子水的质量比为1∶20～40然后将反应溶液放入密闭的反应釜中，在120～160℃温度条件下反应8～16小时，冷却至常温后过滤、洗涤、干燥。本发明通过简单可控的水热反应制备单分散立方状硫化铅纳米晶。该方法原料廉价易得，工艺简单，成本低，产品纯度高，重复性好，有利于规模化工业生产。
文档编号C01G21/00GK101402466SQ20081012210
公开日2009年4月8日 申请日期2008年10月28日 优先权日2008年10月28日
发明者倪华良, 周胜名, 季振国, 张孝彬, 祝华云, 糜裕宏 申请人:杭州电子科技大学