專利名稱：一種氧化硅改性的硫化鋅納米材料的制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于無機化學材料技術(shù)領域，具體涉及硫化鋅納米材料的制備方法。
背景技術(shù)：
硫化鋅納米材料具有特殊的光電性質(zhì)，在發(fā)光材料、光電裝置和LED材料等領域中具有 廣泛的應用價值。硫化鋅納米材料的應用性能決定于其粒徑和表面物理化學性質(zhì)。通常，硫 化鋅納米材料的物理化學性質(zhì)很不穩(wěn)定，在應用中容易發(fā)生改變，因此控制其粒徑和提高其 穩(wěn)定性是非常重要的。目前常用的控制硫化鋅納米材料粒徑和提高其穩(wěn)定性能的方法是采用 其他物質(zhì)進行表面包覆。常用的包覆物有有機聚合物和無機聚合物(包括氧化硅和陶瓷等)， 包覆后和納米顆粒形成納米復合物結(jié)構(gòu)。其中氧化硅包膜改性的硫化鋅納米復合物在現(xiàn)代顯 示和發(fā)光技術(shù)上顯示出越來越重要的應用前景。但是目前硫化鋅無機包覆主要是采用溶膠一 凝膠法或激光沉積法鑲嵌在氧化硅玻璃或者薄膜中，成本較高，操作不便，因此它在應用領 域受到了很大的限制，而且不利于大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種氧化硅改性的硫化鋅納米材料的制備方法，該方法操作簡單、成本低廉， 適合于大規(guī)模生產(chǎn)。依據(jù)本發(fā)明所制備的氧化硅改性的硫化鋅納米材料粒徑均勻，且具有良 好的熱穩(wěn)定性和單分散性。
本發(fā)明以醋酸鋅為鋅源，以硅酸鈉或者正硅酸乙酯為硅源，以硫化鈉為硫源，采用溶膠 —凝膠一水熱反應晶化過程制備氧化硅改性的硫化鋅納米材料。
本發(fā)明詳細技術(shù)方案如下
一種氧化硅改性的硫化鋅納米材料的制備方法，包括以下步驟 步驟l.配制氧化硅水溶膠A。
配制pH值為1.0 3.0的鹽酸水溶液，然后在40 5(TC下加入硅源，攪拌直至完全水解， 得氧化硅水溶膠A，待用。
步驟2.配制醋酸鋅水溶液B。
將醋酸鋅溶解到水中，配制成0.1 0.5moH;1的醋酸鋅水溶液B，然后加入乙二胺四乙
酸(EDTA)并攪拌，再用氨水調(diào)節(jié)溶液pH值為5.5 6.8，待用。 步驟3.配制硫化鈉水溶液C。
將硫化鈉溶于水中，配制成0.1 0.5mol丄—'的硫化鈉水溶液C，待用。 步驟4.制備硫化鋅-氧化硅凝膠。
將步驟2.所得的醋酸鋅水溶液B加入步驟l.所得的氧化硅水溶膠A中，再滴入步驟3. 所得的硫化鈉水溶液C，使其發(fā)生
Zn2+ + S2、ZnS 4 的充分反應，并形成硫化鋅-氧化硅凝膠D。 步驟5.水熱晶化反應。
將步驟4.所得的硫化鋅-氧化硅凝膠D轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱釜中，在120 180 'C的溫度條件下下水熱晶化反應6 20小時。
步驟6.后處理。
將經(jīng)步驟5.水熱晶化反應后的產(chǎn)物過濾、烘干、研磨，即得本發(fā)明所述的氧化硅改性的 硫化鋅納米材料。
需要說明的是
步驟l.中所采用的硅源可以是硅酸鈉或者正硅酸乙酯。
步驟6.中對水熱反應晶化后的產(chǎn)物進行烘干時，溫度在105 13(TC范圍為宜。溫度過低， 不利于水份的迅速去除；溫度過高則硫化鋅可能發(fā)生分解反應。
步驟4.加入的乙二胺四乙酸本身不參加反應，但可以用來控制硫化鋅的形成速度，起穩(wěn) 定劑的作用；乙二胺四乙酸的用量最好和步驟2.的醋酸鋅以及步驟3.的硫化鈉為等摩爾量。
本發(fā)明的原理是采用氧化硅包覆到硫化鋅納米顆粒表面，起到控制硫化鋅納米顆粒生長 和提高硫化鋅顆粒穩(wěn)定性的作用；采用水熱過程來對硫化鋅納米顆粒進行晶化，避免了高溫 晶化引起的硫化鋅的分解，同時防止了因硫化鋅納米顆粒的硬團聚導致的硫化鋅納米顆粒長 大和比表面積下降的后果。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點
1、 本發(fā)明制備方法成本低、反應過程簡單，有利于材料的大規(guī)模生產(chǎn)。
2、 本發(fā)明制備的氧化硅改性的硫化鋅納米材料，X射線衍射分析證明具有良好的閃鋅礦 晶型(如圖2所示)，透射電子顯微鏡證明顆粒直徑不大于50納米(如圖3所示)，顆粒均勻， 分散性好，具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和單分散性。
3、 本發(fā)明制備的氧化硅改性的硫化鋅納米顆粒可以應用于廣泛的領域中，如熒光劑和光 電裝置等。


圖l為本發(fā)明的工藝流程圖。
圖2為本發(fā)明制備的25%質(zhì)量比的氧化硅改性的硫化鋅納米顆粒的X射線衍射圖。 圖3為本制備的25%質(zhì)量比的氧化硅改性的硫化鋅納米顆粒的高分辯透射電鏡照片。
具體實施例方式
實施方式一
在50ml水中加入0.5ml正硅酸乙酯，用2mol丄—1的鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值為2，在45。C下 攪拌水解。然后將用氨水調(diào)節(jié)液體pH值為5.5的60ml 0.2mol'i;1的醋酸鋅水溶液加入其中。 在攪拌條件下，加入與醋酸鋅等摩爾量的穩(wěn)定劑乙二胺四乙酸，形成白色混濁液體。然后滴 入60ml 0.2moH^硫化鈉水溶液，攪拌溶液變微微白色混濁，繼續(xù)攪拌形成白色混濁液。然 后將這個混濁液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱釜中，120'C下水熱晶化反應20小時。將水熱 后樣品過濾，水洗3次，然后在ll(TC下烘干，研磨即得Si02質(zhì)量比為10%的氧化硅改性的硫 化鋅納米顆粒。電子顯微鏡下觀察此種氧化硅改性的硫化鋅納米顆粒平均直徑為42納米， 顆粒球型，均勻，單分散。XRD測量結(jié)果表明氧化鋅為閃鋅礦。
實施方式二
在100ml水中加入U52g硅酸鈉，用2mol丄—1的鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值為2，在40。C下攪 拌水解。然后將用氨水調(diào)節(jié)液體pH值為6.0的120ml 0.1mol丄—1的醋酸鋅水溶液加入其中。 在攪拌條件下，加入與醋酸鋅等摩爾量的穩(wěn)定劑乙二胺四乙酸，形成白色混濁液體。然后將 0.1mol丄—1的硫化鈉水溶液120ml滴入上述澄清溶液中，攪拌溶液變微白混濁，繼續(xù)攪拌形 成白色混濁液。然后將這個混濁液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱釜中，15(TC下水熱晶化反應 12小時。將水熱后樣品過濾，水洗3次，然后在105'C下烘干，研磨即得Si02質(zhì)量比為25% 的化硅改性的硫化鋅納米顆粒。電子顯微鏡下觀察此種氧化硅改性的硫化鋅納米顆粒平均直 徑為35納米，顆粒球型，均勻，單分散。XRD測量結(jié)果表明硫化鋅為閃鋅礦。
實施方式三
在50 ml水中加入4.2ml正硅酸乙酯，用2mol丄—1的鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH值為2，在50'C下 攪拌水解。然后將用氨水調(diào)節(jié)液體pH值為6.8的60ml 0.2mol丄—1的醋酸鋅水溶液加入其中。 在攪拌條件下，加入與醋酸鋅等摩爾量的穩(wěn)定劑乙二胺四乙酸，形成白色混濁液體。然后將 的0.2moHT1硫化鈉水溶液601111滴入上述澄清溶液中，攪拌溶液變微白混濁，繼續(xù)攪拌形成 白色混濁液。然后將這個混濁液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱釜中，18(TC下水熱晶化反應 6小時。將水熱反應后的樣品過濾，水洗3次，然后在130。C下烘干，研磨即得質(zhì)量比為50% 的氧化硅改性的硫化鋅納米顆粒。電子顯微鏡下觀察此種氧化硅改性的硫化鋅納米顆粒平均 直徑為32納米，顆粒球型，均勻，單分散。XRD測量結(jié)果表明硫化鋅為閃鋅礦。
權(quán)利要求
1、一種氧化硅改性的硫化鋅納米材料的制備方法，包括以下步驟步驟1.配制氧化硅水溶膠A配制pH值為1.0～3.0的鹽酸水溶液，然后在40～50℃下加入硅源，攪拌直至完全水解，得氧化硅水溶膠A，待用；步驟2.配制醋酸鋅水溶液B將醋酸鋅溶解到水中，配制成0.1～0.5mol·L-1的醋酸鋅水溶液B，然后加入乙二胺四乙酸并攪拌，再用氨水調(diào)節(jié)溶液pH值為5.5～6.8，待用；步驟3.配制硫化鈉水溶液C將硫化鈉溶于水中，配制成0.1～0.5mol·L-1的硫化鈉水溶液C，待用；步驟4.制備硫化鋅-氧化硅凝膠將步驟2.所得的醋酸鋅水溶液B加入步驟1.所得的氧化硅水溶膠A中，再滴入步驟3.所得的硫化鈉水溶液C，使其發(fā)生Zn2++S2-→ZnS↓的充分反應，并形成硫化鋅-氧化硅凝膠D；步驟5.水熱晶化反應將步驟4.所得的硫化鋅-氧化硅凝膠D轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱釜中，在120～180℃的溫度條件下下水熱晶化反應6～20小時；步驟6.后處理將經(jīng)步驟5.水熱晶化反應后的產(chǎn)物過濾、烘干、研磨，即得氧化硅改性的硫化鋅納米材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化硅改性的硫化鋅納米材料的制備方法，其特征在于，所述 步驟l.中所采用的硅源是硅酸鈉。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化硅改性的硫化鋅納米材料的制備方法，其特征在于，所述 步驟l.中所釆用的硅源是正硅酸乙酯。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化硅改性的硫化鋅納米材料的制備方法，其特征在于，所述 步驟6.中對水熱晶化反應后的產(chǎn)物進行烘干時，溫度在105 13(TC范圍。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化硅改性的硫化鋅納米材料的制備方法，其特征在于，所述 步驟4.加入的乙二胺四乙酸的用量和所述步驟2.的醋酸鋅以及所述步驟3.的硫化鈉為等摩爾
全文摘要
一種氧化硅改性的硫化鋅納米材料的制備方法，屬于無機化學材料技術(shù)領域，具體涉及硫化鋅納米材料的制備方法。本發(fā)明以醋酸鋅為鋅源，以硅酸鈉或者正硅酸乙酯為硅源，以硫化鈉為硫源，采用溶膠-凝膠-水熱晶化反應過程制備氧化硅改性的硫化鋅納米材料。所制備的氧化硅改性的硫化鋅納米材料，氧化硅主要包覆在硫化鋅的表面。本發(fā)明制備方法簡單、易操作、適合于大規(guī)模生產(chǎn)。所制備的氧化硅改性的硫化鋅納米材料顆粒均勻，具有良好的穩(wěn)定性和單分散性，可以用于熒光劑和光電裝置等領域中。
文檔編號C09C3/06GK101177551SQ20071005052
公開日2008年5月14日 申請日期2007年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月15日
發(fā)明者彭強祥, 李志潔, 王治國, 祖小濤 申請人:電子科技大學