[发明专利]液相CdS纳米棒尺寸控制生长方法

说明书

本发明涉及新型液相体系中CdS纳米材料的合成方法，实现了CdS纳米棒在合成过程中对尺寸的更为简单有效的控制，具体制备为将50～65mg质量的CdO、250～334mg质量的ODPA、55～125mg质量的HPA和3～5g质量的TOPO置于容器内，在氩气环境下除氧，此时温度为100～120℃，30～60分钟后，将混合物加热到260～300℃至溶液完全澄清透明，注入0.8～1.2ml TOP；之后将混合物升温至350～360℃，在此温度下，注入0.8～1ml S前驱体(0.2～0.25mol/L，S的ODE溶液)和50～60nmol CdS晶种；反应时间5秒～11分钟，可得长度5～150nm的纳米棒，生长时间越长，纳米棒越长。

技术领域

本发明涉及新型液相体系中CdS纳米材料的合成方法，实现了CdS纳米棒在合成过程中对尺寸的更为简单有效的控制。

背景技术

目前，全球能源供给主要来自化石燃料，(参考文献1：EIA,International EnergyOutlook 2016.)不过由于储量有限以及环境污染等问题，能源供给结构正在逐步转型，其中，太阳能的利用和转化是目前研究和应用的热门方向。(参考文献2：EIA,InternationalEnergy Outlook 2017.)在太阳能利用中，半导体纳米材料主要扮演着光能采集者和转化者的角色。(参考文献3-4：Cells,Q.D.S.,Semiconductor Nanocrystals as LightHarvesters Kamat,Prashant V.Journal of Physical Chemistry C,2008.112(48):p.18737-18753.；Chica,B.,et al.,Balancing electron transfer rate and drivingforce for efficient photocatalytic hydrogen production in CdSe/CdS nanorod–[NiFe]hydrogenase assemblies.EnergyEnvironmental Science,2017.10(10):p.2245-2255.)近年来，CdS纳米棒被发现具有优良的光电性质，无论是在太阳能产氢还是太阳能电池等方面均有巨大的潜力。(参考文献4-7：Chica,B.,et al.,Balancing electrontransfer rate and driving force for efficient photocatalytic hydrogenproduction in CdSe/CdS nanorod–[NiFe]hydrogenase assemblies.EnergyEnvironmental Science,2017.10(10):p.2245-2255.；Wu,K.,et al.,EfficientExtraction of Trapped Holes from Colloidal CdS Nanorods.Journal of theAmerican Chemical Society,2015.137(32):p.10224-10230.；Achtstein,A.W.,et al.,Electroabsorption by0D,1D,and 2D Nanocrystals:A Comparative Study of CdSeColloidal Quantum Dots,Nanorods,and Nanoplatelets.ACS Nano,2014.8(8):p.7678-7686.；Wu,K.,W.Rodríguez-Córdoba,and T.Lian,Exciton Localization andDissociation Dynamics in CdS and CdS–Pt Quantum Confined Nanorods:Effect ofNonuniform Rod Diameters.The Journal of Physical Chemistry B,2014.118(49):p.14062-14069)而且，由于量子效应，纳米棒的尺寸在光能的转化效率中影响巨大。(参考文献8-11：Padilha,L.A.,et al.,Aspect ratio dependence of auger recombinationand carrier multiplication in PbSe nanorods.Nano Lett,2013.13(3):p.1092-9.；Zhu,H.,et al.,Near unity quantum yield of light-driven redox mediatorreduction and efficient H2generation using colloidal nanorodheterostructures.J Am Chem Soc,2012.134(28):p.11701-8.；Wu,K.and T.Lian,Quantum confined colloidal nanorod heterostructures for solar-to-fuelconversion.Chem Soc Rev,2016.45(14):p.3781-810.；Borys,N.J.,et al.,The Role ofParticle Morphology in Interfacial Energy Transfer in CdSe/CdSHeterostructure Nanocrystals.Science,2010.330(6009):p.1371-1374)因此合成尺寸可控的CdS纳米棒材料是科学研究和工业生产的共同需求。