專利名稱：制備納米帶和星形納米材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備納米材料的方法，具體地說是一種快速制備ZnS或CdS納米帶和星形納米材料的方法。
背景技術(shù)：
隨著電子科技的高速發(fā)展，納米材料的應(yīng)用范圍越來越廣泛，其中納米帶和星形納米材料是制作納米器件的關(guān)鍵材料。目前普遍利用硫化鋅(ZnS)，硫化鎘(CdS)粉末壓制成型，經(jīng)過高溫煅燒制得靶材。然后將靶材放入坩鍋中，再整體放入真空蒸發(fā)腔中，對蒸發(fā)腔抽真空，并對樣品加熱(電加熱或激光加熱)到1200℃左右，ZnS或CdS蒸汽在基底上凝聚形成納米帶，納米星形材料。為保證取得較好的效果，有時(shí)在實(shí)驗(yàn)過程中還需要加入H2等還原氣體。這種納米帶和星形納米材料的制備方法的缺點(diǎn)是1、將ZnS，CdS粉體在真空中高溫蒸發(fā)或激光濺射，需要真空環(huán)境和高溫(或激光)，設(shè)備昂貴；2、反應(yīng)時(shí)間長，通常需要1～4小時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種反應(yīng)速度快、成本低的制備ZnS或CdS納米帶和星形納米材料的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種制備納米帶和星形納米材料的方法，其特征在于它包括以下步驟A)將Zn或Cd用金屬網(wǎng)包裹放置在反應(yīng)管內(nèi)，在Zn或Cd的一側(cè)放置S，在Zn或Cd的另一側(cè)放置金屬網(wǎng)；金屬網(wǎng)可以是鐵網(wǎng)或銅網(wǎng)；反應(yīng)管可以是石英管、剛玉管或其它耐高溫管；金屬網(wǎng)可緊靠著Zn放置。
B)將保護(hù)氣體從放置S的一端吹入到反應(yīng)管內(nèi)，并吹向金屬網(wǎng)；保護(hù)氣體可以是氮?dú)饣蚨栊詺怏w。
C)對反應(yīng)管進(jìn)行加熱，使S熔化，產(chǎn)生蒸汽，金屬Zn也產(chǎn)生蒸汽；用加熱裝置對反應(yīng)管進(jìn)行加熱，加熱溫度為750～1300℃；當(dāng)采用金屬Cd時(shí)，加熱溫度為300～1300℃。
D)經(jīng)過反應(yīng)后，在包裹鋅的金屬網(wǎng)上得到ZnS納米帶，在另一側(cè)金屬網(wǎng)上得到ZnS星形納米材料；采用金屬Cd時(shí)，在包裹Cd的金屬網(wǎng)上得到CdS納米帶，在另一側(cè)金屬網(wǎng)上得到CdS星形納米材料。
在本發(fā)明中，金屬Zn和S也可以放置在不同的反應(yīng)管內(nèi)，分別對Zn和S加熱，得到Zn蒸汽和S蒸汽，再將Zn蒸汽和S蒸汽進(jìn)行混合，得到硫化鋅納米帶和硫化鋅星形納米材料?；旌蠒r(shí)可以直接將S蒸汽吹入到金屬Zn所在的反應(yīng)管內(nèi)，得到納米帶和星形納米材料；也可以將S蒸汽和Zn蒸汽共同吹入第三個(gè)反應(yīng)管內(nèi)，在第三個(gè)反應(yīng)管內(nèi)進(jìn)行混合，在第三個(gè)管內(nèi)的金屬基體上得到納米帶和星形納米材料。
本發(fā)明利用S和金屬Zn，Cd作原料，在蒸汽中反應(yīng)，反應(yīng)溫度為750～1300℃(ZnS)，300～1300℃(CdS)，同時(shí)采用氮?dú)饣蚨栊詺怏w保護(hù)并做為載氣，經(jīng)過約1～10分鐘后，得到ZnS(CdS)納米帶和ZnS(CdS)星形納米材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、不需要真空環(huán)境和高溫，成本低；2、反應(yīng)時(shí)間短，通常只需要幾分鐘時(shí)間。
四

圖1是本發(fā)明的示意圖；圖2是本發(fā)明制得的ZnS納米帶掃描電鏡圖；圖3是ZnS納米帶的光致發(fā)光譜，激發(fā)波長325納米；圖4是本發(fā)明制得的ZnS星形納米材料的透射電鏡圖；圖5是ZnS星形納米材料的光致發(fā)光譜，激發(fā)波長325納米。
五具體實(shí)施例方式
一種本發(fā)明所述的制備ZnS納米帶和星形納米材料的方法，制備過程在反應(yīng)管中完成，反應(yīng)管是石英管，也可以是剛玉管或其它耐高溫管，包括以下步驟A)將適量的S放置在反應(yīng)管內(nèi)A處，將Zn用金屬網(wǎng)包裹放置在反應(yīng)管內(nèi)B處，在Zn的另一側(cè)C處放置金屬網(wǎng)；金屬網(wǎng)可以是鐵網(wǎng)；金屬網(wǎng)可緊靠著Zn放置。
B)將保護(hù)氣體N2從放置S的A處吹向放置金屬網(wǎng)的C處；保護(hù)氣體也可以是惰性氣體。
C)用加熱裝置對反應(yīng)管進(jìn)行加熱，加熱溫度為1000℃，使S熔化，產(chǎn)生蒸汽，金屬Zn也產(chǎn)生蒸汽；調(diào)節(jié)A處的溫度，使得S的蒸汽和金屬Zn的蒸汽量相當(dāng)。當(dāng)采用金屬Cd時(shí)，加熱溫度為800℃即可。
D)經(jīng)過一段時(shí)間的反應(yīng)后(大約5分鐘)，在B處的金屬網(wǎng)上得到大量的ZnS納米帶，在C處的金屬網(wǎng)上得到大量的ZnS星形納米材料。當(dāng)采用金屬Cd時(shí)，在包裹Cd的金屬網(wǎng)上得到CdS納米帶，在另一側(cè)金屬網(wǎng)上得到CdS星形納米材料。
由以上制備方法得到的ZnS納米帶的掃描電鏡圖見附圖2，該ZnS納米帶的光致發(fā)光譜見附圖3。得到的ZnS星形納米材料的的透射電鏡圖見附圖4，該ZnS星形納米材料的光致發(fā)光譜見附圖5。ZnS納米帶和ZnS星形納米材料是制作納米器件的關(guān)鍵材料，同時(shí)在制作熒光材料中有廣泛應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種制備納米帶和星形納米材料的方法，其特征在于它包括以下步驟A)將金屬鋅用金屬網(wǎng)包裹放置在反應(yīng)管內(nèi)，在鋅的一側(cè)放置硫，在鋅的另一側(cè)放置金屬網(wǎng)；B)將保護(hù)氣體從放置硫的一端吹入到反應(yīng)管內(nèi)，并吹向金屬網(wǎng)；C)對反應(yīng)管進(jìn)行加熱，使硫熔化，產(chǎn)生蒸汽，金屬鋅也產(chǎn)生蒸汽；D)經(jīng)過反應(yīng)后，在包裹鋅的金屬網(wǎng)上得到硫化鋅納米帶，在另一側(cè)金屬網(wǎng)上得到硫化鋅星形納米材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備納米帶和星形納米材料的方法，其特征是在步驟A)中，金屬網(wǎng)可以是鐵網(wǎng)或銅網(wǎng)；反應(yīng)管可以是石英管、剛玉管或其它耐高溫管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備納米帶和星形納米材料的方法，其特征是在步驟A)中，另一側(cè)的金屬網(wǎng)緊靠著鋅放置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備納米帶和星形納米材料的方法，其特征是步驟B)中，保護(hù)氣體可以是氮?dú)饣蚨栊詺怏w。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備納米帶和星形納米材料的方法，其特征是在步驟C)中，用加熱裝置對反應(yīng)管進(jìn)行加熱，加熱溫度為750～1300℃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備納米帶和星形納米材料的方法，其特征是在步驟A)中，金屬鋅可以用金屬鎘代替；在步驟C)中的加熱溫度為300～1300℃；在步驟D)中得到硫化鎘納米帶，在另一側(cè)金屬網(wǎng)上得到硫化鎘星形納米材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備納米帶和星形納米材料的方法，其特征是在步驟A)中，金屬鋅和金屬網(wǎng)放置在一個(gè)反應(yīng)管內(nèi)，硫放置在另一個(gè)反應(yīng)管內(nèi)；在步驟C)中，分別對金屬鋅和硫進(jìn)行加熱，產(chǎn)生鋅和硫蒸汽，并將硫蒸汽吹入到金屬鋅所在的反應(yīng)管內(nèi)與鋅蒸汽混合；在步驟D)中得到硫化鋅納米帶和硫化鋅星形納米材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種快速制備納米帶和星形納米材料的方法，首先將Zn用金屬網(wǎng)包裹放置在反應(yīng)管內(nèi)，在Zn的一側(cè)放置S，另一側(cè)放置金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)可緊靠著Zn放置；然后將保護(hù)氣體從放置S的一端吹入，并吹向金屬網(wǎng)；再對反應(yīng)管進(jìn)行加熱，加熱溫度為750～1300℃，使S熔化，產(chǎn)生蒸汽，金屬Zn也產(chǎn)生蒸汽；經(jīng)過反應(yīng)后，在包裹鋅的金屬網(wǎng)上得到ZnS納米帶，在另一側(cè)金屬網(wǎng)上得到ZnS星形納米材料。采用Cd代替Zn時(shí)，得到CdS納米帶和CdS星形納米材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明反應(yīng)溫度低、成本少、反應(yīng)時(shí)間短。本發(fā)明是一種具有極大經(jīng)濟(jì)價(jià)值和實(shí)用價(jià)值的納米帶和星形納米材料的制備方法，市場前景廣闊。
文檔編號C23C14/24GK1598043SQ20041004175
公開日2005年3月23日 申請日期2004年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月20日
發(fā)明者楊紹光, 鞏江峰, 段軍紅, 張 榮, 都有為 申請人:南京大學(xué)