一种大量制备单分散硫化锌纳米空心球的一步无模板方法。该方法是将醋酸锌溶于蒸馏水中；再向溶液中加入硫脲，在室温下搅拌至溶液澄清；将所得溶液转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中密封后，将反应釜加热到反应温度，保持１到４８小时，使硫脲分解与醋酸锌反应产生沉淀；反应完后，反应釜冷却到室温后，弃去上层清液，将所得的沉淀用蒸馏水洗涤，在真空干燥箱中于３０－１００℃下干燥，即得单分散硫化锌纳米空心球产品。采用本方法可大量制备半径为２００ｎｍ左右，壳层由纳米颗粒组装而成的单分散硫化锌纳米空心球。该方法简单、低温、无模板和添加剂、水为溶剂，环境友好。本发明专利技术的方法还可以制备其他过渡金属氧化物纳米空心球，如硫化锰、硫化镉等。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及制备单分散硫化锌纳米空心球的方法，特别涉及大量制备单分散硫化锌纳 米空心球的一步无模板方法。
技术介绍
分等级空心纳米结构已经吸引了广泛的关注，因为它们具有完全不同于块状材料的奇 特的物理化学特性，并在纳米化学反应器、高效催化剂、药物传输、低介电常数材料、隔 音材料和光学器件等许多领域都有广泛的应用。传统制备空心球的方法一般都需要可去除 或可消耗的模板，包括硬模板(如单分散高分子胶体、炭球、二氧化硅球、还原金属纳米 颗粒)或软模板(如胶束、高分子、油滴、气泡)，通过吸附或者化学反应在其表面形成无 机纳米颗粒。但是，模板的应用通常都会有高成本和制备步骤多的缺点，从而影响其大规 模的应用。对比多步的模板法， 一步无模板法制备可控的空心结构材料具有很大的优势。 硫化锌作为一种重要的半导体材料，具有很好的荧光特性，同时也是一种高效催化剂被用 于光催化和污染物处理等领域。到目前为止，低维硫化锌纳米结构及复杂的纳米结构聚集 体已经被制备出来。为了发展高效低廉的大规模制备硫化锌空心球的方法，本专利提出了 一种简单的一步无模板制备单分散硫化锌空心球的方法，即利用醋酸锌和硫脲在水热条件 下进行反应。
技术实现思路
本专利技术的目的是根据目前国内外的研究现状，考虑到通常制备硫化锌分等级纳米空心 球方法存在的不足，提供一种制备单分散硫化锌纳米空心球的一步无模板方法。该方法简 单、低温、无模板和添加剂、水为溶剂，环境友好。采用本方法可大量制备半径为200nm 左右，壳层由纳米颗粒组装而成的单分散硫化锌纳米空心球。 实现本专利技术目的的技术方案是一种大量制备单分散硫化锌纳米空心球的方法，其特征在于该方法为一步无模板水热 方法，方法步骤依次为第l、将醋酸锌溶于蒸馏水中，配成浓度为0.01-0.3mol/L溶液；第2、向步骤1所得的溶液中，按40mL溶液加入硫脲20-60mmol，并在室温下搅拌 至溶液澄清；第3、将所得溶液转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中密封后，将反应釜加热到 100-200°C，保持1到48小时，使硫脲分解与醋酸锌反应产生沉淀；第4、反应完后，反应釜冷却到室温后，弃去上层清液，将所得的沉淀用蒸馏水洗涤3 次以上，然后在真空干燥箱中于30-10(TC下干燥4-24小时，即得单分散硫化锌纳米空心球广口口 o3所述的制备单分散硫化锌纳米空心球的方法(实验优选条件)是将醋酸锌溶于蒸馏 水中，配成浓度为0.01-0.3mol/L溶液，然后向该醋酸锌溶液中按80 mL加入30-50mmol 硫脲，并在室温下搅拌至溶液澄清，将所得溶液转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中 密封后，将反应釜加热到120-18(TC，硫脲分解与醋酸锌反应5-24小吋，沉淀用蒸馏水洗 涤3次以上i，然后在真空干燥箱中于60士2"C干燥6小时，即得单分散硫化锌纳米空心球产品。本专利技术所说的制备单分散硫化锌纳米空心球的一步无模板方法，除可以制备硫化锌外，还可以制备其他过渡金属氧化物纳米空心球如硫化锰、硫化镉等。所制备的单分散硫化锌纳米空心球的光催化活性是通过光催化降解液相的若丹明B进行表征的。实验过程如下ZnS样品的光催化降解若丹明B的试验是在若丹明B溶液中进 行的，若丹明B的起始浓度为1X10-5 M。光催化剂样品的制备过程是将ZnS悬浮液均匀 涂到直径为7cm的培养皿上，将培养皿在IO(TC下干燥，然后冷却至室温待用。每次试验 样品的质量为50mg。实验时将20毫升若丹明B溶液加入培养皿中。在用氙灯照射之前， 让若丹明B溶液与催化剂达到吸附一脱附平衡。照射到样品表面的光为30mW/cm2。若丹 明B溶液浓度的变化用紫外-可见分光光度计(UV-2550,Shimadzu,日本)进行检测。每隔一 定时间，反应溶液被过滤收集检测若丹明B溶液浓度的变化。单分散硫化锌纳米空心球的微结构的表征方法为在CuKot为X —射线源、扫描速率 为0.05°s—'的X-射线衍射仪(HZG41/B-PC型)上得到的X —射线衍射(XRD)谱图来确定晶相 和晶粒尺寸。扫描电镜图像(SEM)通过S4800场发射扫描电镜(FESEM, Hitachi, Japan) 获得，加速电压为5kV。运用透射电镜(TEM)和高分辨透射电镜(HRTEM)(JEOL-2010F， 200 kV)来观察样品的尺寸和形状。观察TEM所需样品是首先在超声条件下将ZnS粉末分散到 无水乙醇中，然后将分散液滴加到炭一铜复合网上制备的。粉末样品的比表面积是通过氮 吸附的方法在型号为Micromeritics ASAP 2020(USA)的氮吸附仪器上进行测试的。所有样 品在测试之前都先在IOO'C下脱气2小时。样品的Brunauer-Emmett-Teller (BET)表面枳(Sbet) 是通过多点BET的方法利用相对压力(尸/A0为O.05 0.3范围内的吸附数据计算出来的。脱附等温线用来测定孔径分布，通过Barret-Joyner-Halender (BJH)方法，并假定孔为圆 柱体状孔。以相对压力(尸/Pc)为0.994的氮气吸附体积来确定孔体积和平均孔径。附图说明图l在不同温度下(a) 140， (b) 170， (c)180， (d)200°C反应5小时制备的ZnS样品 的XRD图图2在140°C反应5小时制备的ZnS样品的低倍SEM图图3在不同温度下(a) 140， (b) 170， (c)180。C反应5小时制备的ZnS样品的高倍 SEM图图4在170°C下反应5小时制备的ZnS粉末的TEM和SAED(插入图) 图5在不同温度下反应5小时制备的ZnS2样品的氮气吸附一脱附等温线图6在不同温度下反应5小时制备的ZnS样品的孔径分布曲线图7室温下以140°C下反应5小时制备的ZnS粉末为催化剂，在紫外光照射下若丹明 B溶液的吸收峰变化具体实施方式 实施例1制备单分散硫化锌纳米空心球以醋酸锌和硫脲被用作反应物。详细的实验过程如下将醋酸锌1.6mmol溶于40毫升蒸馏水中，然后向溶液中加入40mmol硫脲，并在室温 下搅拌至溶液澄清，按所述方法配4份澄清溶液，分别将所得溶液转移到聚四氟乙烯内衬 的不锈钢反应釜中密封后，将反应釜加热到分别加热到140、 170、 180或20(TC，使硫脲 分解与醋酸锌反应5小时，沉淀用蒸馏水洗涤3次，然后在真空干燥箱中于60土2'C干燥6 小时，即得单分散硫化锌纳米空心球产品。用XRD來表征所制备样品的相结构。在不同温度下制备的ZnS样品的XRD图示于图 1。从图1中可以看到所有衍射峰都可以容易地标定为ZnS的纯六方纤维锌矿相(JCPDS No. 36-1450， a = 3.821 A ， c = 6.257 A)。图谱中(100)禾B (101)衍射峰与(002)峰因宽化 产生了部分交迭，这是由于比较小的晶粒尺寸造成的。随着反应温度的增加，六方相的衍 射峰强度增加，说明结晶度的增加和晶粒尺寸的增大。进一步研究表明反应温度对ZnS的 结晶度有明显的影响。根据Scherrer方程用(101)衍射峰的半峰宽数据计算出来的ZnS粉末 的晶粒尺寸从17.0纳米增加到53.5纳米，所制备的ZnS粉末的晶粒尺寸随着反应温度的 增加而增加。图2禾卩图3给出本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种大量制备单分散硫化锌纳米空心球的方法，其特征在于该方法为一步无模板的水热方法，方法步骤依次为： 第１、将醋酸锌溶于蒸馏水中，配成浓度为０．０１－０．３ｍｏｌ／Ｌ溶液； 第２、向步骤１所得的溶液中，按４０ｍＬ溶液加入硫脲２０－ ６０ｍｍｏｌ，并在室温下搅拌至溶液澄清； 第３、将步骤２所得溶液转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中密封后，将反应釜加热到１００－２００℃，保持１到４８小时，使硫脲分解与醋酸锌反应产生沉淀； 第４、反应完后，反应釜冷却到室温后， 弃去上层清液，将所得的沉淀用蒸馏水洗涤３次以上，然后在真空干燥箱中于３０－１００℃下干燥４－２４小时，即得单分散硫化锌纳米空心球产品。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：余家国，于笑潇，程蓓，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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