一种硫化锌孪晶纳米球及其制备方法与流程

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种硫化锌孪晶纳米球及其制备方法。

背景技术：

纳米材料具有大的比表面积，随着粒径的下降，表面原子数、表面能和表面张力急剧增加，并表现出小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应及宏观量子隧道效应等的特点，材料的磁学性能、电学性能、光学性能及力学性能等与宏观材料有很大区别，在染料电池、光电子传感器等方面具有广阔的应用前景，所以开发纳米材料新的合成方法，开发新性能方面有重大的意义。在金属氧化物半导体中引入合适的缺陷如位错、孪晶等也会影响或增强其性能，对构筑基于这类材料的纳米器件非常重要。

作为一种重要的半导体材料，ZnS一直是科学研究的热点。有关硫化锌的材料有ZnS纳米线，ZnS纳米带等。ZnS纳米材料可以通过多种方法制备，如模板法，水热法，化学气相沉积法等，但在孪晶生长方面一直都比较困难，且生长成本也较高。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种硫化锌孪晶纳米球及其制备方法，本发明通过简单易行的一步法制备方法，可以较为可控地制备出硫化锌孪晶纳米球，为其它孪晶纳米球的制备提供了一个参考方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种硫化锌孪晶纳米球，其微观结构由层状纳米晶粒组成，在晶粒内部存在高密度的不同取向的孪晶片层结构，取向相同的孪晶片层之间相互平行，孪晶片层长度为10～20nm，宽度为2～5nm。

本发明进一步改进方案为：

一种硫化锌孪晶纳米球的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，将乙酸锌和L-半胱氨酸溶于去离子水，碱溶液调节pH值后，搅拌均匀；

步骤二，将上述混合溶液置反应器中，加热反应，反应结束后，冷却、离心洗涤、干燥，收集的固体即为硫化锌孪晶纳米球。

所述乙酸锌和L-半胱氨酸的摩尔比为1：2.5～3.6。

所述调节pH值的碱溶液为氨水溶液。

所述pH值范围为9～11。

所述加热反应的温度为140℃～160℃，时间为4～12h。

本发明的有益效果为：

本发明制备方法简单易行，采用一步法即可完成，重复性较好，可以较为可控地制备出硫化锌孪晶纳米球，成本低，产量大，且无污染，样品纯度高，可重复性好，无需添加其它催化剂。

本发明所制备的硫化锌孪晶纳米球，稳定性好，在太阳能电池的吸收层、光电子器件、半导体传感器等领域具有较大的应用潜力。

本发明制备方法为硫化锌孪晶纳米球的生长机理的研究提供了物质基础，为研究其它材料的孪晶纳米球提供了一个研究基础。

附图说明

图1实施例1制备的硫化锌孪晶纳米球扫描电子显微镜图。

图2实施例1制备的硫化锌孪晶纳米球透射电子显微镜图。

图3实施例1制备的硫化锌孪晶纳米球孪晶结构高分辨透射电子显微镜图。

图4实施例1至3制备的硫化锌孪晶纳米球X射线衍射谱图。

具体实施方式

实施例1

将1mol的乙酸锌与2.5mol的L-半胱氨酸溶于去离子水中，待完全溶解后，用25%的氨水调节PH值至9，继续搅拌半小时，将上述混合溶液放入60ml四氟乙烯水热釜中，并在140-160℃电热炉中，反应6小时后，关闭加热电源，自然冷却至室温。将上述方法制备所得产品用去离子水及无水乙醇清洗干净后，所得白色粉末即为硫化锌孪晶纳米球。

如图3所示，硫化锌孪晶纳米球的微观结构由层状纳米晶粒组成，在晶粒内部存在高密度的不同取向的孪晶片层结构，取向相同的孪晶片层之间相互平行，孪晶片层长度为10～20nm，宽度为2～5nm。

实施例2

将1mol的乙酸锌与3mol的L-半胱氨酸溶于去离子水中，待完全溶解后，用用35%的氨水调节PH值至10，继续搅拌半小时，将上述混合溶液放入60ml四氟乙烯水热釜中，并在140-160℃电热炉中，反应8小时后，关闭加热电源，自然冷却至室温。将上述方法制备所得产品用去离子水及无水乙醇清洗干净后，所得白色粉末即为硫化锌孪晶纳米球。

实施例3

将1mol的乙酸锌与3.6mol的L-半胱氨酸溶于去离子水中，待完全溶解后，用30%的氨水调节PH值至11，继续搅拌半小时，将上述混合溶液放入60ml四氟乙烯水热釜中，并在140-160℃电热炉中，反应12小时后，关闭加热电源，自然冷却至室温。将上述方法制备所得产品用去离子水及无水乙醇清洗干净后，所得白色粉末即为硫化锌孪晶纳米球。