一種空心ZnS四足體的制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于材料開(kāi)發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種空心ZnS四足體的制備方法及應(yīng) 用。
【背景技術(shù)】
[0002] ZnS是一個(gè)II-VI族元素組成的半導(dǎo)體，它有很寬的能隙（3. 7V)，被廣泛應(yīng)用于光 致熒光、熒光探針和熒光顯微鏡[1_6]。ZnS的形貌、尺寸大小和晶體生長(zhǎng)方向?qū)λ奈锢硇?質(zhì)及應(yīng)用有巨大的影響。雖然ZnS的各種形貌，例如納米顆粒、納米棒和納米線 [Mi]等已經(jīng) 被廣泛的制備出來(lái)并且得到深入的研宄，但是開(kāi)發(fā)一些新的形貌，對(duì)于提高它的熒光效率 有很大的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種空心ZnS四足體的制備方法及應(yīng)用，旨在提供一種全 新形貌的空心ZnS四足體。
[0004] 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種空心ZnS四足體的制備方法，包括以下步驟：
[0005] (1)在室溫下，將0.7?0.982110四足體、0.02?0.04111〇11-半胱氨酸和2.2? 2. 6g Na2S. 9H20加入到24?26mL去離子水中，攪拌均勻；
[0006] (2)將步驟⑴中攪拌均勻的混合物在125?135°C加熱11?13小時(shí)后，自然冷 卻至室溫，經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌和干燥，得到空心ZnS四足體。
[0007] 優(yōu)選地，在步驟（1)中，所述ZnO四足體的量為0.8g，所述L-半胱氨酸的量為 0. 03mol，所述Na2S. 9H20的量為2. 4g，所述去離子水量為25ml。
[0008] 優(yōu)選地，在步驟（2)中，所述混合物在130°C加熱12小時(shí)。
[0009] 優(yōu)選地，所述ZnO四足體通過(guò)以下制備方法得到：
[0010] 1)將金屬鋅片作為金屬源放置在一根小石英管里，再將小石英管放置在大石英管 的尾部；
[0011] 2)將大石英管置于管式爐中，其中，大石英管的尾部位于管式爐的高溫區(qū)，大石 英管的出口處位于管式爐的低溫區(qū)，將鋁箔紙置于大石英管內(nèi)且在高溫區(qū)和低溫區(qū)之間的 500°C溫區(qū)處；
[0012] 3)將一根進(jìn)氮?dú)馐⒐苡纱笫⒐艹隹诓迦氲酱笫⒐芪膊浚瑢⒁桓M(jìn)氧氣石英 管插入到大石英管內(nèi)設(shè)有鋁箔紙?zhí)?，將一根排氣石英管插入到大石英管的出口處?br>[0013] 4)通過(guò)進(jìn)氮?dú)馐⒐芡笫⒐軆?nèi)通入高純的氮?dú)膺M(jìn)行排空氣20分鐘后，在保 持氮?dú)饷糠昼?0〇 SCCm的流量的前提下，將管式爐以30°C /分鐘的升溫速率將高溫區(qū)升溫 至 700。。；
[0014] 5)通過(guò)進(jìn)氧氣石英管往大石英管內(nèi)通入5〇SCCm的流量氧氣，8個(gè)小時(shí)后，在氮?dú)?氛圍下自然冷卻至室溫，在鋁箔紙?zhí)幨占咨蹱畹腪nO四足體。
[0015] 優(yōu)選地，在步驟4)中，往石英管里通入純度> 99. 995%、流量600sccm的氮?dú)狻?br>[0016] 優(yōu)選地，在步驟5)中，所述氮?dú)夥諊鸀橐悦糠昼妉OOsccm的流量石英管里通入高 純的氮?dú)狻?br>[0017] 本發(fā)明進(jìn)一步提供了上述空心ZnS四足體在光致熒光、熒光探針和熒光顯微鏡制 備方面的應(yīng)用。
[0018] 本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種空心ZnS四足體的制備方法，通過(guò)將金屬 鋅片作在管式爐中加熱，在氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下，控制氧氣的輸入，得到ZnO四足體，然后，在 室溫下，將ZnO四足體、L-半胱氨酸和Na 2S. 9H20加入到去離子水中混勻加熱、冷卻至室溫， 經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌和干燥，得到空心ZnS四足體。
[0019] 本發(fā)明中，ZnO的形貌、尺寸大小和晶體生長(zhǎng)方向?qū)招腪nS四足體的物理性質(zhì)及 應(yīng)用有巨大的影響。以本發(fā)明的ZnO四足體為模板，在L-半胱氨酸幫助下，ZnO和L-半胱 氨酸反應(yīng)生產(chǎn)ZnHS+，接著ZnHS+和S 2_反應(yīng)生產(chǎn)ZnS，同時(shí)在酸性條件下，ZnO很不穩(wěn)定，慢 慢被溶解，最后成功制備出空心ZnS四足體。該空心ZnS四足體能廣泛用于光致熒光、熒光 探針和熒光顯微鏡的制備。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1是本發(fā)明ZnO四足體的合成裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖1A為合成裝置的整 體結(jié)構(gòu)示意圖；圖1B為該合成裝置中小石英管的放大結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中樣品的SEM圖；其中，圖2A為ZnO四足體；圖2B為完整的 ZnS四足體；圖2C為斷裂的ZnS四足體；
[0022] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例中不同反應(yīng)階段的樣品的TEM圖片；其中，圖3A為0小時(shí)；圖 3B為2小時(shí)；圖3C為8小時(shí)；圖3D為12小時(shí)。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0024] 實(shí)施例lZnO四足體的合成裝置
[0025] 如圖1所示，其中，圖1A為合成裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖1B為該合成裝置中小 石英管的放大結(jié)構(gòu)示意圖。該合成裝置包括管式爐1 (爐子），大石英管2,小石英管3,用于 輸入氮?dú)獾倪M(jìn)氮?dú)馐⒐?,用于輸入氧氣的進(jìn)氧氣石英管5,用于將大石英管2中氣體排 出的排氣石英管6,兩個(gè)燒杯7,燒杯7中均裝有凈化氣體用的水。
[0026] 其中，小石英管3內(nèi)盛放金屬鋅片，再將小石英管3放置在大石英管2尾部，大石 英管2尾部置于管式爐1的高溫區(qū)，大石英管2與其尾部相對(duì)的開(kāi)口處則置于管式爐1的低 溫區(qū)，管式爐1在高溫區(qū)進(jìn)行加熱，熱量由高溫區(qū)傳遞到低溫區(qū)，并且保持高溫區(qū)溫度后， 從高溫區(qū)到低溫區(qū)呈一遞減的溫度梯度。
[0027] 在大石英管2內(nèi)還設(shè)有錫箔紙8,該錫箔紙8放置的位置應(yīng)當(dāng)位于高溫區(qū)到低溫區(qū) 之間500°C的溫區(qū)處，氧氣經(jīng)過(guò)燒杯中水的凈化后由進(jìn)氧氣石英管5輸入到大石英管2內(nèi)， 進(jìn)氧氣石英管5插入到大石英管2內(nèi)的位置位于錫箔紙8放置處。進(jìn)氮?dú)馐⒐?從大石 英管2的出口處插入至大石英管2的尾部。大石英管2內(nèi)的氣體經(jīng)排氣石英管6排出，排 出氣體經(jīng)過(guò)又一燒杯中的水凈化后，最終向大氣排放。
[0028] 在本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，進(jìn)氮?dú)馐⒐?中通入氮?dú)庵链笫⒐?的 高溫區(qū)，把小石英管3中高溫蒸發(fā)出來(lái)的Zn蒸汽往低溫區(qū)方向傳送，在大石英管2的500°C 溫區(qū)處，Zn蒸汽與進(jìn)氧氣石英管5通入的氧氣接觸，Zn蒸汽被氧化后生成ZnO四足體沉積 在錫箔紙8上。排氣石英管6把通入的氣體排出，保證氣流穩(wěn)定流動(dòng)。此外，在本發(fā)明裝置 中，設(shè)置小石英管3的目的在于負(fù)載Zn，防止Zn在高溫下和大石英管2燒結(jié)在一起，保護(hù)大 石英管2,同時(shí)也對(duì)Zn的蒸汽壓有一定的控制作用。
[0029] 實(shí)施例2ZnO四足體的制備
[0030] 結(jié)合實(shí)施例1中的ZnO四足體的合成裝置，本發(fā)明ZnO四足體的制備方法包括以 下步驟：
[0031] 1)將0. 5克金屬鋅片作為金屬源放置在一根小石英管3里，再將小石英管3放置 在大石英管2的尾部；
[0032] 2)將大石英管2置于管式爐1中，其中，大石英管2的尾部位于管式爐1的高溫 區(qū)，大石英管2的出口處位于管式爐1的低溫區(qū)，將鋁箔紙8置于大石英管2內(nèi)且在高溫區(qū) 和低溫區(qū)之間的500°C溫區(qū)處；
[0033] 3)將一根進(jìn)氮?dú)馐⒐?由大石英管2出口插入到大石英管2尾部，將一根進(jìn)氧 氣石英管5插入到大石英管2內(nèi)設(shè)有鋁箔紙8處，將一根排氣石英管6插入到大石英管2