[发明专利]硫化锌纳米粒子的制备方法及该方法制备得到的硫化锌纳米粒子

说明书

技术领域：

本发明涉及化学合成领域，具体涉及硫化锌纳米粒子的新型制备方法。

背景技术：

ZnS是迄今为止电致发光材料的最佳基质之一，应用于许多领域，如：等离子及电致发光、平板显示(如场发射显示)、阴极射线管(用于雷达、电视及示波器)材料。此外，它还应用于传感器，X射线荧光检测，也可用于制作光电(太阳能)敏感元件、纳米材料激光制作及用于制造特殊波长控制的光电识别标志。ZnS的优异性能越来越受到材料学家的重视，人们一直在探索控制粒子的尺寸与形貌的合成方法。现有使用高温固相法(Tsuzuki T，Ding J，Mccormick P G.“Mechanochemical synthesis of ultrafine zinc sulfide partiales”.PhysicaB，1997，239：378)和沉淀法(R.Vacassy，S.M.Scholz，et al.，“Synthesis ofcontrolledspherical zinc sulfide particles by precipitation from homogeneous solutions”J.Am.Ceram.Soc.81(1998)2699)制备ZnS粒子的方法，但是由于硫化物比较容易氧化，传统的高温固相法往往要利用惰性气氛或者还原性气氛进行保护，这样不仅耗费大量的能源而且容易发生危险，而直接沉淀法制得样品达不到纳米水平。因此，低温下制备粒径均匀的球形纳米ZnS具有非常重要的意义。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种硫化锌纳米粒子的制备方法。该方法可以得到纳米尺度的ZnS粉体材料，还可以进一步实现ZnS纳米粒子微观粒径大小的有效控制。

本发明提供的硫化锌纳米粒子的制备方法，是以Zn(NO₃)₂·6H₂O和Na₂S·9H₂O为反应原料，分别制备CTAB/正丁醇/环己烷/水的微乳体系后混合制备硫化锌前驱体，然后以H₂O为水热反应介质，在120-200℃温度下进行水热反应，制得硫化锌纳米粒子。

该方法主要制备步骤如下：

1)配制CTAB/正丁醇/环己烷/水和Zn(NO₃)₂·6H₂O的微乳液I；

2)配制CTAB/正丁醇/环己烷/水和Na₂S的微乳液II；

3)将微乳液I和微乳液II混合，得到含有白色沉淀的乳状液；在室温下静置12h，然后，加入破乳剂丙酮，分离出沉淀物；对沉淀物分别用丙酮、乙醇和去离子水洗涤，常温干燥得ZnS前驱体；

4)水热反应：将硫化锌前驱体转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，加蒸馏水至容积的70％，在水热温度为120-200℃的范围内反应8～16h；

5)洗涤干燥：将步骤4)反应物沉淀过滤，经蒸馏水洗涤和无水乙醇洗涤后，于真空干燥箱中干燥得目标产物硫化锌纳米粒子。

以上所述硫化锌纳米粒子的制备方法中，所述微乳液I配制中使用2gCTAB、20ml环己烷、4ml正丁醇、2.4ml 0.5M的Zn(NO₃)₂·6H₂O或成比例放缩。

所述微乳液II配制中使用2g CTAB、20ml环己烷、4ml正丁醇、2.4ml 0.5M的Na₂S或成比例放缩。

所述水热反应条件优选为120-200℃的范围内反应12h；更优选为160-200℃的范围内反应12h或200℃下反应8～12h。

用以上所述方法制备获得的ZnS纳米粒子也是本发明的内容，且所得到的目标产物平均粒径小于20nm。

采用以上方案，本发明首次提出以微乳液制备前驱体结合水热法合成硫化锌纳米粒子，通过控制反应温度和反应时间条件，来实现微观粒径大小的有效控制，从而得到分散均匀的硫化锌纳米粒子。本发明采用微乳液制备硫化锌前驱体、后经水热处理的方法成功地制得了纳米ZnS发光材料，由于反应温度低，不需要任何保护气氛，而且采用硫化钠作为硫源，安全、便宜，基本没有污染。

附图说明：

图1为不同水热反应温度下所制备的ZnS纳米晶粉体的TEM图片：(a)120℃，(b)160℃，(c)200℃(反应时间均为12h)。

图2为不同水热反应时间所制备的ZnS纳米晶粉体的XRD谱图：(a)8h，(b)12h，(c)16h(反应温度均为200℃)。