專利名稱：硫化鎘/多壁碳納米管殼芯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的可控合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米材料的制備，特別是涉及一種硫化鎘/多壁 碳納米管殼芯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的可控合成方法。
背景技術(shù)：
利用共價(jià)或非共價(jià)改性，對(duì)碳納米管的表面進(jìn)行修飾，得到的基于碳納米 管的殼芯異質(zhì)結(jié)構(gòu)在能量存儲(chǔ)、場(chǎng)發(fā)射以及柔韌電子器件等領(lǐng)域有著潛在的應(yīng) 用。由于碳納米管優(yōu)異地電學(xué)特別是力學(xué)性質(zhì)，基于碳納米管的異質(zhì)結(jié)構(gòu)也是
研究殼層納米管在一維約束條件(芯部的碳納米管)下形貌穩(wěn)定性(如Rayldgh 不穩(wěn)定性等)的理想模型。另外，殼層的厚度對(duì)殼層形貌穩(wěn)定性以及異質(zhì)結(jié)構(gòu) 的光誘導(dǎo)電荷傳輸行為有重要影響，而目前在溫和的條件下，制備殼層厚度均 勻且厚度可控的碳納米管基異質(zhì)結(jié)構(gòu)仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。硫化鎘(CdS)是一種 典型的II-VI族半導(dǎo)體，廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池、光發(fā)射及場(chǎng)發(fā)射器件。CdS/ 多壁碳納米管(MWCNTs)殼芯異質(zhì)結(jié)構(gòu)同時(shí)具備二者的優(yōu)異性能以及因耦合 作用帶來(lái)的新的特性，可以用于制備下一代納米光電子器件。通常需要對(duì) MWCNTs進(jìn)行前處理(如酸洗)、添加表面活性劑或有機(jī)橋分子，以增強(qiáng)CdS 與MWCNTs之間的相互作用，但是這會(huì)削弱CdS與MWCNTs之間的電子傳 輸能力，并且所形成的CdS殼層分布不均，厚度不能很好的得以控制，異質(zhì)結(jié) 構(gòu)的產(chǎn)率也較低。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明提供一種硫化鎘/多壁碳納米 管殼芯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的可控合成方法。該方法在低溫下進(jìn)行，具有制備方法簡(jiǎn)便、 反應(yīng)迅速和制備周期短等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明是通過(guò)如下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的該方法采用多壁碳納米管 (MWCNTs)、四水合硝酸鎘(Cd(N03)2'4H20)、硫代乙酰胺(CH3CSNH2)、 無(wú)水乙醇(C2H50H)和去離子水為原料，并按照如下步驟進(jìn)行
a.在室溫下，將0.01-0.5 gMWCNTs分散于無(wú)水乙醇溶液中，超聲處理直 至乙醇完全揮發(fā)；再向其中倒入80-100 ml去離子水繼續(xù)超聲處理；b. 將Cd(N03)2'4H20和CH3CSNH2倒入上述溶液中，不斷攪拌，使之 完全溶解；
c. 將上述溶液轉(zhuǎn)移到100ml容量的密閉容器中，在4(TC 8(TC條件下加 熱10 min 3.5 h。反應(yīng)完畢后將產(chǎn)物離心，用去離子水和無(wú)水乙醇清洗若干遍， 在室溫下干燥即可。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明在溫和地條件下進(jìn)行(40°C 80°C)，所用 原料易得，制備方法簡(jiǎn)便，產(chǎn)率較高；無(wú)須對(duì)MWCNTs進(jìn)行前處理(如酸洗)， 無(wú)須添加任何表面活性劑或有機(jī)橋分子，即可實(shí)現(xiàn)CdS與MWCNTs之間的相 互結(jié)合；通過(guò)改變反應(yīng)參數(shù)，可以方便地控制CdS殼層的厚度。該發(fā)明可應(yīng)用 于納米光電子器件、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域。


圖1為原始態(tài)MWCNTs的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡照片；
圖2為實(shí)施例1的CdS/MWCNTs殼芯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡照片； 圖3為實(shí)施例2的CdS/MWCNTs殼芯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡照片； 圖4為實(shí)施例3的CdS/MWCNTs殼芯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡照片； 圖5為實(shí)施例4的CdS/MWCNTs殼芯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡照片。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1: CdS殼層厚為35 nm的CdS/MWCNTs殼芯異質(zhì)結(jié)構(gòu) 在室溫下，將0.05gMWCNTs (見圖l)分散于無(wú)水乙醇溶液中，超聲處 理至乙醇完全揮發(fā)；再向其中倒入80ml去離子水繼續(xù)超聲處理。將0.003 mol Cd(NO3)2'4H2O和0.03 molCH3CSNH2倒入上述溶液中，不斷攪拌，使之完 全溶解。將上述溶液轉(zhuǎn)移到100 ml容量的密閉容器中，在60 。C條件下加熱3.5 h。反應(yīng)完畢后將產(chǎn)物離心，用去離子水和無(wú)水乙醇清洗若干遍，在室溫下干 燥即可(見圖2)。
實(shí)施例2: CdS殼層厚為25 nm的CdS/MWCNTs殼芯異質(zhì)結(jié)構(gòu) 在室溫下，將0.05gMWCNTs (見圖l)分散于無(wú)水乙醇溶液中，超聲處 理至乙醇完全揮發(fā)；再向其中倒入80ml去離子水繼續(xù)超聲處理。將0.003 mol Cd(NO3)2'4H2O和0.03 molCH3CSNH2倒入上述溶液中，不斷攪拌，使之完全溶解。將上述溶液轉(zhuǎn)移到100 ml容量的密閉容器中，在60 "C條件下加熱2.0 h。反應(yīng)完畢后將產(chǎn)物離心，用去離子水和無(wú)水乙醇清洗若干遍，在室溫下干 燥即可(見圖3)。
實(shí)施例3: CdS納米粒子修飾MWCNTs表面的CdS/MWCNTs殼芯異質(zhì)結(jié)
構(gòu)
在室溫下，將0.05gMWCNTs (見圖1)分散于無(wú)水乙醇溶液中，超聲處 理至乙醇完全揮發(fā)；再向其中倒入80 ml去離子水繼續(xù)超聲處理。將0.003 md Cd(N03)24H20和0.03 mol CH3CSNH2倒入上述溶液中，不斷攪拌，使之完 全溶解。將上述溶液轉(zhuǎn)移到100ml容量的密閉容器中，在60 。C條件下加熱10 min。反應(yīng)完畢后將產(chǎn)物離心，用去離子水和無(wú)水乙醇清洗若干遍，在室溫下 干燥即可(見圖4)。
實(shí)施例4: CdS殼層厚為10 nm的CdS/MWCNTs殼芯異質(zhì)結(jié)構(gòu) 在室溫下，將0.05gMWCNTs (見圖1)分散于無(wú)水乙醇溶液中，超聲處 理至乙醇完全揮發(fā)；再向其中倒入80 ml去離子水繼續(xù)超聲處理。將0.003 mol Cd(N03)2.4H20和0.03 mol CH3CSNH2倒入上述溶液中，不斷攪拌，使之完 全溶解。將上述溶液轉(zhuǎn)移到100 ml容量的密閉容器中，在40 。C條件下加熱3.5 h。反應(yīng)完畢后將產(chǎn)物離心，用去離子水和無(wú)水乙醇清洗若干遍，在室溫下干 燥即可(見圖5)。
權(quán)利要求
1.一種硫化鎘/多壁碳納米管殼芯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的可控合成方法，其特征是所述方法包括如下步驟a.在室溫下，將0.01-0.5g MWCNTs分散于無(wú)水乙醇溶液中，超聲處理直至乙醇完全揮發(fā)；再向其中倒入80-100ml去離子水繼續(xù)超聲處理；b.將四水合硝酸鎘[Cd(NO3)2·4H2O]和硫代乙酰胺[CH3CSNH2]倒入上述溶液中，不斷攪拌，使之完全溶解；c.將上述溶液轉(zhuǎn)移到100ml容量的密閉容器中，在40℃～80℃條件下加熱10min～3.5h。反應(yīng)完畢后將產(chǎn)物離心，用去離子水和無(wú)水乙醇清洗若干遍，在室溫下干燥即可。
全文摘要
本發(fā)明公開一種硫化鎘/多壁碳納米管殼芯異質(zhì)結(jié)構(gòu)的可控合成方法，所述方法包括以下步驟以多壁碳納米管、四水合硝酸鎘、硫代乙酰胺、無(wú)水乙醇作為原料，在室溫下，將MWCNTs分散于無(wú)水乙醇溶液中，超聲處理至乙醇完全揮發(fā)；再向其中倒入80ml去離子水繼續(xù)超聲處理。將0.003mol四水合硝酸鎘和0.03mol硫代乙酰胺倒入上述溶液中，攪拌使之完全溶解。將上述溶液轉(zhuǎn)移到密閉容器中，在40℃～80℃條件下加熱10min～3.5h。反應(yīng)完畢后將產(chǎn)物離心，用去離子水和無(wú)水乙醇清洗若干遍，在室溫下干燥即可。本發(fā)明可以制備出硫化鎘殼層厚度可控的硫化鎘/多壁碳納米管殼芯異質(zhì)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于納米光電子器件、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)B82B3/00GK101624175SQ200910075039
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日
發(fā)明者孫宏宇, 張湘義 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)