[发明专利]纳米颗粒硫化镉材料的制备方法与结构

说明书

本发明涉及一种纳米颗粒硫化镉材料的制备方法与结构，一示例方法包括:将可溶性硫源溶解于极性溶剂中，配制浓度例如为1～50×10^‑6kg/m³的极性硫源溶液。另将具体碳链长度为4～30的脂肪酸镉盐溶解于非极性溶剂中，配制浓度例如为3～40×10^‑7kg/m³的含镉的非极性溶液。将配制的极性硫源溶液与非极性镉盐溶液按照体积比(1～100）:1混合，可具体搅拌1～24小时，并再对得到的含有沉淀物的反应液进行固液分离和洗涤的处理，即可得到硫化镉球形纳米颗粒。本专利有着简便、快速、高效、环保、制备成本低和易于大规模工业化生产的特点。

技术领域

本发明涉及硫化镉的制备技术领域，尤其是涉及一种纳米颗粒硫化镉材料的制备方法与结构，具体可应用于光电转换装置。

背景技术

硫化镉是一种直接带隙半导体材料，其禁带宽度约为2.4eV左右，能够很好地匹配太阳光的可见光区，具有优异的光电转换特性，在光解水制氢、光催化和光降解、太阳能电池等领域具有巨大的应用潜力。纳米尺度的硫化镉具有比表面积大的特点，效率高；纳米结构的尺寸效应可以使硫化镉的能级发生变化，带隙变宽，在光电转换领域具有巨大优势。目前，合成硫化镉纳米颗粒的方法主要有湿化学法和气相合成法，其中湿化学法具有产量大、成本低、环境污染较小等特点，特别适合工业化生产。

发明专利申请公布号CN103936058A公开了一种硫化镉量子点的制备方法，用羧酸镉作为镉源，用(TMS)₂S作为硫源，合成CdS量子点，以十八烯为溶剂，在200℃～260℃温度下以热注入的方法反应1～10分钟，得到CdS量子点，但是CdS量子点粒径极小表面能过大，CdS量子点的直径在2～5.3nm之间，极其不稳定，易发生团聚，影响催化效果。因此，需要寻找一种新的硫化镉球形纳米颗粒的低成本制备方法。

发明专利申请公开号CN1594674A公开了一种硫化镉半导体纳米晶的湿固相反应制备法，将巯基乙酸和氯化镉按摩尔比1.8～2.2∶1混合，研磨；加入去离子水洗去过量的巯基乙酸，过滤，滤饼用去离子水洗涤；将滤饼和硫化钠按摩尔比1～3.5∶2混合，研磨，得到淡黄色固体；将上一步骤得到的淡黄色固体溶于水，再加入丙酮或乙醚中，使CdS溶胶沉降；过滤，洗涤，干燥，得到纳米CdS晶体，其纳米粒子的粒径在3～5nm之间，但其表面修饰有巯基乙酸，具有水溶性及生物相溶性。

发明专利申请公布号CN107043124A公开了一种硫化镉纳米花及其制备方法，硫化镉纳米花由若干硫化镉纳米片相互聚集，自组装成花状球团。制备方法是将镉源与硫脲分散和/或溶解在二乙烯三胺/乙醇的混合溶液中，随后进行水热反应，固液分离、洗涤、冷冻干燥得所述的硫化镉纳米花，花状球团的尺寸为200nm～2μm。

发明内容

本发明的其中一主要发明目的是提供一种纳米颗粒硫化镉材料的制备方法，用以实现如何以纯湿化学法低成本制作特定形状与特定尺寸范围的纳米颗粒硫化镉材料的技术问题。

本发明的另一主要发明目的是提供一种纳米颗粒硫化镉材料的结构，具有适当大的表面积与相对较㝟的带隙并且不易发生团聚，用以实现在光电转换的领域应用，并能在非高温条件下纯湿化学法低成本制得。

本发明的其中一主要发明目的是通过以下技术方案得以实现的：