一种乙二胺型离子液制备松树枝状硫化镉的方法

摘要

本发明涉及无机材料硫化镉（CdS）的制备方法领域，尤其是松树枝状硫化镉的制备方法，可按如下步骤依次进行：（1）将乙二胺溶解到去离子水中，然后加入氟硼酸，将所得混合液中的水蒸出，即得乙二胺型离子液；（2）取步骤（1）所述乙二胺型离子液与去离子水混合，加入硫化物及二水氯化镉，形成透明溶液；（3）在高压釜中，加热，反应，分离后即得目的产物；所述步骤（3）中的加热温度为：180～200℃；所述步骤（2）中乙二胺型离子液与去离子水的体积比为3:1；所述步骤（2）中的硫化物为硫脲。本发明采用水热合成法制备树枝状硫化镉，简单易操作，成本低，制得的产品纯度高，有望大批量生产。

权利要求

1.一种乙二胺型离子液制备松树枝状硫化镉的方法，其特征在于，按如下步骤依次进行：（1）将乙二胺溶解到去离子水中，然后加入氟硼酸，将所得混合液中的水蒸出，即得乙二胺型离子液；

（2）取步骤（1）所述乙二胺型离子液与去离子水混合，加入硫化物及二水氯化镉，形成透明溶液；所述硫化物为硫脲；

（3）在高压釜中，加热，反应，分离后即得目的产物。

2.按照权利要求1所述的乙二胺型离子液制备松树枝状硫化镉的方法，其特征在于：步骤（3）中的加热温度为：180～200℃。

3.按照权利要求2所述的乙二胺型离子液制备松树枝状硫化镉的方法，其特征在于：所述步骤（2）中乙二胺型离子液与去离子水的体积比为3:1。

4.按照权利要求3所述的乙二胺型离子液制备松树枝状硫化镉的方法，其特征在于：所述硫脲与二水氯化镉的加入量均为0.3g。

5.按照权利要求4所述的乙二胺型离子液制备松树枝状硫化镉的方法，其特征在于：所述步骤（3）中的反应的时间为12小时。

6.按照权利要求1～5之任一所述的乙二胺型离子液制备松树枝状硫化镉的方法，其特征在于：所述步骤（1）中乙二胺与氟硼酸的体积比为1:1。

说明书

一种乙二胺型离子液制备松树枝状硫化镉的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及无机材料硫化镉（CdS）的制备方法领域，尤其是松树枝状硫化镉的制备方法。

背景技术

[0002] 作为重要的半导体材料，硫化镉在光催化剂、气敏传感器、激光和红外探测器、太阳能电池，发光二极管和其它光学器件等领域应用广泛，目前，其制备方法主要有模板法、热蒸发法、化学溶液法等。化学合成法简单、有效, 是合成硫化镉纳米材料应用最多的方法。在合成纳米材料时，经常要用到一些有毒的试剂，比如乙二胺等。尽管应用乙二胺合成了很多的新颖的纳米材料，但是，从绿色化学的角度来看，应尽量避免使用高温, 无水无氧, 有毒气氛等极端条件。

[0003] 离子液具有很多的优点如非挥发性、低熔点、宽液程、强的静电场、宽的电化学窗口、良好的导电与导热性、良好的透光性与高折光率、高热容、高稳定性、选择性溶解力与可设计性, 受到了广泛的关注, 近年来人们开始将离子液与无机物结合, 来制备特殊性能材料, 该方法在一定程度上克服了目前常用的高温裂解法制备纳米晶的缺陷, 因此得到快速的发展。例如，中国专利：公开号为：200510048415.7,申请号：200510107214.X,200610016252.9, 200610053688.5, 200710036633.8，200710056250.7, 200810013390.0等专利都采用离子液制备纳米材料。但是在这些纳米材料的制备中多采用阳离子为咪唑的离子液，此种离子液制备程序复杂，成本较高，不利于离子液制备纳米材料的工业化。

发明内容

[0004] 本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种程序简单，成本低，产品纯度高，可适宜大规模生产的松树枝状硫化镉制备方法。

[0005] 为达到上述目的，本发明是这样实现的：一种乙二胺型离子液制备松树枝状硫化镉的方法，可按如下步骤依次进行：（1）将乙二胺溶解到去离子水中，然后加入氟硼酸，将所得混合液中的水蒸出，即得乙二胺型离子液；（2）取步骤（1）所述乙二胺型离子液与去离子水混合，加入硫化物及二水氯化镉，形成透明溶液；（3）在高压釜中，加热，反应，分离后即得目的产物。

[0006] 作为一种优选方案，本发明所述步骤（3）中的加热温度为：180～200℃。

[0007] 作为另一种优选方案，本发明所述步骤（2）中乙二胺型离子液与去离子水的体积比为3:1。

[0008] 进一步地，本发明所述步骤（2）中的硫化物为硫脲。

[0009] 更进一步地，本发明所述硫脲与二水氯化镉的加入量均为0.3g。

[0010] 另外，本发明所述步骤（3）中的反应的时间为12小时。

[0011] 其次，本发明所述步骤（1）中乙二胺与氟硼酸的体积比为1:1。

[0012] 在本发明中采用乙二胺为阳离子一步法合成离子液，其程序简单且成本较低，可为离子液制备纳米材料的工业化提供依据。

[0013] 本发明采用水热合成法制备树枝状硫化镉，简单易操作，成本低，制得的产品纯度高，有望大批量生产。

附图说明

[0014] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。本发明的保护范围不仅局限于下列内容的表述。

[0015] 图1是用本发明方法制得的树枝状硫化镉的场发射扫描电镜（SEM）照片。

[0016] 图2是用本发明方法制得的树枝状硫化镉的X射线衍射（XRD）谱图。

[0017] 图3为乙二胺与水混合溶液中制备的棒状硫化镉SEM照片。

具体实施方式

[0018] 本发明的制备树枝状硫化镉的方法，采用的是水热合成法，其步骤如下：将乙二胺边搅拌边滴加入80mL去离子水中，取与乙二胺相同体积的氟硼酸缓慢地加入到上述的混合液中，继续搅拌6小时，然后采用旋转蒸发仪蒸出混合液中的水，得到乙二胺型离子液。取30ml的离子液与10ml的去离子水混合，加入0.3g的硫脲和0.3g的二水氯化镉搅拌直至形成透明的溶液。然后转移到50ml的高压釜中，在180℃～200℃下加热12h，反应结束后，分离得到产物，洗去杂质，80℃下干燥6h。本发明制备过程中，所有试剂均为商业产品，无需繁琐制备；本发明制备过程中，在高压釜中的加热时间应大于12h。

[0019] 实施例1。

[0020] 取30ml的乙二胺型离子液与10ml的去离子水混合，加入0.3g的硫脲和0.3g的二水氯化镉搅拌直至形成透明的溶液。然后转移到50ml的高压釜中，在180℃～200℃下加热12h，反应结束后，分离得到产物，洗去杂质，80℃下干燥6h。

[0021] 直接在场发射扫描电镜下观察如图1，从图中可以看出，产物的整体形貌为松枝状，纯度非常高，不存在任何其它的形状。每个枝杈为棒状结构，棒的顶端较尖，但是棒的长短和粗细有较大的差别。

[0022] 图2为样品的XRD图谱。经标定，所有衍射峰都与标准图谱(PDF.No 41－4019)一致, 未发现其它杂质峰。经分析，所得产物属于硫化镉的六方晶相，其晶格常数为:a=0.4119nm，c=0.6723nm。图中样品衍射峰的强度较强，且半高宽较宽，表明所得硫化镉纳米材料结晶性较好。

[0023] 实施例2。

[0024] 取30ml的乙二胺型离子液与10ml的去离子水混合，加入0.3g的硫脲和0.3g的二水氯化镉搅拌直至形成透明的溶液。然后转移到50ml的高压釜中，在180℃～200℃下加热14h，反应结束后，分离得到产物，洗去杂质，80℃下干燥6h。

[0025] 场发射扫描电镜下观察形貌与图1基本相同。

[0026] 实施例3。

[0027] 取30ml的乙二胺型离子液与10ml的去离子水混合，加入0.3g的硫脲和0.3g的二水氯化镉搅拌直至形成透明的溶液。然后转移到50ml的高压釜中，在180℃～200℃下加热16h，反应结束后，分离得到产物，洗去杂质，80℃下干燥6h。

[0028] 场发射扫描电镜下观察形貌与图1基本相同。

[0029] 比较例。

[0030] 取30ml的乙二胺离子液与10ml的去离子水混合，加入0.3g的硫脲和0.3g的二水氯化镉搅拌直至形成透明的溶液。然后转移到50ml的高压釜中，在180℃～200℃下加热16h，反应结束后，分离得到产物，洗去杂质，80℃下干燥6h。形貌特征见图3。

[0031] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。