专利名称：一种研究硫化镉纳米球原位生长过程的新方法
技术领域：
本发明涉及一种无机功能纳米材料原位生长过程的研究，特别涉及一种采用高精 度、高灵敏度的RD496-2000微热量计研究硫化镉纳米球原位生长过程的方法。
背景技术：
纳米材料为什么会生长和如何生长，生长过程的规律和特征如何？采用什么方法 获取纳米材料生长过程的信息，搞清楚纳米材料生长过程的热力学、动力学及其生长机理， 总结纳米材料生长的特征和规律，给出科学合理的解释，从而实现纳米材料的可控生长，进 而达到结构和物性的调控，一直是纳米材料制备科学追求的目标。目前，对于纳米硫化镉生长过程的研究主要有以下几种方法(1)光谱检测，如紫 外、荧光、拉曼光谱等[a)Pan DC, Ji XL, An LJ, Lu YF. Chem Mater. 2008 ；20 :3560-3566. b) Zeiri L,Patla I,Acharya S,Golan Y, Efrima S.J Phys Chem C.2007 ；111 :11843-11848. c) Wu XC, BittnerAM, Kern K.J Phys Chem B. 2005 ; 109 :230-239. ]; (2)用电镜原位研 究纳米硫化镉的生长过程[a)Ye CH, Meng Gff, Wang YH, Jiang Ζ, Zhang LD. J Phys Chem B. 2002 ； 106 :10338-10341. b)Xi LF, Tan WXff, Boothroyd C, Lam YM. Chem Mater. 2008 ； 20 :5444-5452. ] ; (3)用 XRD 图谱研究纳米硫化镉的生长[a)Zhang YC, Chen WW, Ya Hu XY. Cryst Growth Des. 2007 ；7 :580-586.b)Sun SQ, Li T.Cryst Growth Des. 2007 ；7 2367-2371.]。以上这些方法存在的问题是不能用通常的生长参数(温度、浓度等)描述纳米材 料非平衡生长过程的瞬时变化动态精细信息。即无法用通常的某种参数跟踪描述纳米材 料生长的全过程，包括化学反应、成核生长和形貌演化的热力学信息、动力学信息及生长机 理，无法说明生长过程的不同与最终形貌不同的必然联系，在很多情况下对生长机理的解 释只是推测的结果。如用XRD研究纳米粒子的生长动力学，仅对球形粒子适用而且不能同 步跟踪；电镜原位研究纳米材料生长是在电镜监测所需要的特殊条件下进行的，与通常纳 米材料的生长实际环境完全不同，不能够应用于普遍的纳米材料生长过程研究。另外，原位 电镜法虽然能直观观察纳米材料的生长演变过程，但仍然不能获得纳米材料非平衡生长过 程中粒子间相互作用的热力学信息和动力学信息。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而采用一种能同时提供过程 热力学信息和动力学信息的微量热法，该方法能自动化地在线监测体系变化过程；具有快 速准确地直接获取过程的热力学和动力学信息的独特优势；能准确地测量过程的热效应并 计算处理获得过程的动力学参数和热效应变化规律，可以推测反应过程的机理、分子结构 的变化；对体系的溶剂性质、光谱性质和电学性质等没有任何条件限制。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现1)、用水配制浓度为0. 005mol/L的Na2S溶液，用乙二醇液体配制浓度为0. 005mol/L 的 Cd(Ac)2 溶液；2)、取ImLNa2S溶液装入直径1. 0cm、高4. 5cm的小玻璃样品池，取ImLCd(Ac)2溶 液装入直径1. 2cm、高6. 5cm的大玻璃样品池，将小样品池套入大样品池中，再将大样品池 放入不锈钢反应池中，然后将不锈钢反应池放入RD496-2000微热量计中，待基线稳定后将 小样品池捅破使Na2S溶液与Cd (Ac) 2溶液混合，通过微量热计记录热电势的变化，获取硫化 镉纳米球原位生长的热谱曲线；3)、量热仪中整个过程是在室温下进行的，反应时间为0 M小时；4)、将不同反应时间得到的黄色沉淀离心分离，用蒸馏水、无水乙醇多次洗涤，再 利用电镜技术及XRD进行表征；5)、另取等体积的Na2S溶液和Cd(Ac)2溶液，在室温条件下将其混合，然后测定该 硫化镉颗粒均分散体系在不同反应时间的荧光光谱；6)、将步骤4)、5)中得到的不同反应时间的硫化镉颗粒的电镜图片及荧光光谱与 热谱曲线进行结合，研究其生长机理及生长过程的热动力学。与现有技术相比，本发明具有以下特点1、本发明中的硫化镉纳米球原位生长研究采用的是微量热法，该方法能自动化地 在线监测体系变化过程，能同时提供过程热力学信息和动力学信息。2、本发明在RD496-2000微热量计中进行，对体系的溶剂性质、光谱性质和电学性 质等没有任何条件限制。3、本发明可广泛应用于其他无机功能材料原位生长过程的研究。
图1为本发明实施原位生长研究使用的自行研制的不锈钢反应池、大样品池和小 样品池的照片；图加为本发明实施例1获取的热谱曲线图，图2b为制备的CdS颗粒的SEM图，图 2c为制备的CdS颗粒的XRD图。图3a为本发明实施例2获取的热谱曲线图，图北为制备的CdS颗粒的SEM图，图 3c为制备的CdS颗粒的XRD图。图如为本发明实施例3获取的热谱曲线图，图4b为制备的CdS颗粒的SEM图，图 4c为制备的CdS颗粒的XRD图。图5为本发明方法制备的纳米CdS在不同反应时间下的荧光光谱。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，实施例的描述仅为便于理解本发 明，而非对本发明保护的限制。实施例1用水配制浓度为0. 005mol/L的Na2S溶液，用乙二醇液体配制浓度为0. 005mol/ L的Cd(Ac)2溶液；分别取ImLNa2S溶液和ImLCd(Ac)2溶液装入小样品池和大样品池(图 1)，将小样品池套入大样品池中，再将大样品池放入不锈钢反应池中，然后将不锈钢反应池 放入RD496-2000微热量计中，待基线稳定后将小样品池捅破使Na2S溶液与Cd (Ac) 2溶液混合，通过微量热计记录热电势的变化，获取t = Imin时硫化镉纳米球原位生长的热谱曲线 (图加)，将得到的黄色沉淀离心分离，再用蒸馏水和无水乙醇多次洗涤，从而得到形貌不 规则且尺寸较小的CdS颗粒(图2b)。实施例2用水配制浓度为0. 005mol/L的Na2S溶液，用乙二醇液体配制浓度为0. 005mol/ L的Cd(Ac)2溶液；分别取ImLNa2S溶液和ImLCd(Ac)2溶液装入小样品池和大样品池(图 1)，将小样品池套入大样品池中，再将大样品池放入不锈钢反应池中，然后将不锈钢反应池 放入RD496-2000微热量计中，待基线稳定后将小样品池捅破使Na2S溶液与Cd (Ac) 2溶液混 合，通过微量热计记录热电势的变化，获取t = 15min时硫化镉纳米球原位生长的热谱曲线 (图3a)，将得到的黄色沉淀离心分离，再用蒸馏水和无水乙醇多次洗涤，从而得到直径约 90nm的球形CdS颗粒(图北)。实施例3用水配制浓度为0. 005mol/L的Na2S溶液，用乙二醇液体配制浓度为0. 005mol/ L的Cd(Ac)2溶液；分别取ImLNa2S溶液和ImLCd(Ac)2溶液装入小样品池和大样品池(图 1)，将小样品池套入大样品池中，再将大样品池放入不锈钢反应池中，然后将不锈钢反应池 放入RD496-2000微热量计中，待基线稳定后将小样品池捅破使Na2S溶液与Cd(Ac)2溶液 混合，通过微量热计记录热电势的变化，获取t = 24h时硫化镉纳米球原位生长的热谱曲线 (图如)，将得到的黄色沉淀离心分离，再用蒸馏水和无水乙醇多次洗涤，从而得到直径约 90nm的球形CdS颗粒(图4b)。
权利要求
1.一种研究硫化镉纳米球原位生长过程的新方法，其特征在于该方法是采用高精度、 高灵敏度的RD496-2000微热量计对硫化镉纳米球的原位生长动态进行实时在线监测，同 时获取硫化镉纳米球生长过程的热动力学信息，与电镜表征技术及荧光检测相结合，研究 其生长过程的热动力学和生长机理，具体步骤如下1)用水配制浓度为0.005mol/L的Na2S溶液，用乙二醇液体配制浓度为0. 005mol/L的 Cd (Ac)2 溶液；2)取ImLNa2S溶液装入直径1.0cm、高4. 5cm的小玻璃样品池，取ImLCd (Ac) 2溶液装入 直径1. 2cm、高6. 5cm的大玻璃样品池，将小样品池套入大样品池中，再将大样品池放入不 锈钢反应池中，然后将不锈钢反应池放入RD496-2000微热量计中，待基线稳定后将小样品 池捅破使Na2S溶液与Cd (Ac) 2溶液混合，通过微量热计记录热电势的变化，获取硫化镉纳米 球原位生长的热谱曲线；
2.量热仪中整个过程是在室温下进行的，反应时间为0 M小时；
3.将权利要求2中不同反应时间得到的黄色沉淀离心分离，用蒸馏水、无水乙醇多次 洗涤，再利用电镜技术及XRD进行表征；
4.另取等体积权利要求1中所配制的Na2S溶液和Cd(Ac)2溶液，在室温条件下将其混 合，然后测定该硫化镉颗粒均分散体系在不同反应时间的荧光光谱；
5.将权利要求3、4中得到的不同反应时间的硫化镉颗粒的电镜图片及荧光光谱与热 谱曲线进行结合，研究其生长机理及生长过程的热动力学。
全文摘要
本发明采用微量热法对硫化镉纳米球原位生长过程进行了研究，该方法先分别用水配制浓度为0.005M的Na2S溶液，用乙二醇液体配制浓度为0.005M的Cd(Ac)2溶液；再分别取1mLNa2S溶液和Cd(Ac)2溶液置于RD496-2000微热量计中进行测量，通过微热量计实时记录热电势的变化来获取硫化镉纳米球生长过程的热动力学信息，再与电镜表征技术及荧光检测相结合，从而研究其生长过程的热动力学和生长机理。本发明利用RD496-2000微热量计能自动化地在线监测体系变化过程，同时提供过程热力学信息和动力学信息；对体系的溶剂性质、光谱性质和电学性质等没有任何条件限制等优越性能，克服了现有技术存在的缺陷。它具有操作安全简单、精度和灵敏度高等特点，可广泛用于无机功能材料原位生长过程的研究。
文档编号C01G11/02GK102120608SQ20101060254
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者范高超, 陈洁, 马玉洁, 黄在银 申请人:广西民族大学