微波还原法液相制备CdS纳米材料的方法

摘要

本发明涉及一种微波还原法液相制备CdS纳米材料的方法，该方法包括以下步骤：⑴将硝酸镉加入到去离子水中搅拌完全溶解，再加入油酸，即得A溶液；⑵将硼氢化钠加入到去离子水中搅拌完全溶解，得到硼氢化钠水溶液；⑶将硼氢化钠水溶液加入到A溶液中，混合均匀后经微波后由无色溶液变为黑色溶液，冷却至室温，然后向黑色溶液中加入无水乙醇洗涤，经离心，即得黑色固体；⑷将黑色固体超声分散于无水乙醇中，经磁力搅拌后加入硫化铵溶液搅拌，即得黄色或黄绿色溶液；⑸黄色或黄绿色溶液用无水乙醇进行离心分离，得到黄色或黄绿色固体；⑹黄色或黄绿色固体经真空干燥至恒重，即得黄色或黄绿色CdS固体。本发明方法简单、成本较低、环境污染小。

权利要求

1.微波还原法液相制备CdS纳米材料的方法，包括以下步骤：⑴将硝酸镉按0.5 5.0mmol：2.0 20.0mL的比例加入到去离子水中，于18 25℃搅拌完~ ~ ~全溶解，得到硝酸镉水溶液；该硝酸镉水溶液中加入油酸，即得A溶液；所述油酸与所述去离子水的体积比为1：800 8000；

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⑵将硼氢化钠按2.0 15.0mmol：0.4 3.0mL的比例加入到去离子水中，于18 25℃搅拌~ ~ ~完全溶解，得到硼氢化钠水溶液；

⑶将所述硼氢化钠水溶液加入到所述A溶液中，混合均匀后得到混合液，该混合液经微波后由无色溶液变为黑色溶液，冷却至室温，然后向所述黑色溶液中加入其体积1 3倍的无~水乙醇洗涤，经离心3 5次，即得黑色固体；

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⑷将所述黑色固体按0.5 5.0mol：2 20mL的比例超声分散于无水乙醇中，经磁力搅拌~ ~

10 15min后加入硫化铵溶液，于18 25℃搅拌0.5 3h，即得黄色或黄绿色溶液；

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⑸所述黄色或黄绿色溶液用无水乙醇进行离心分离3 5次，得到黄色或黄绿色固体；

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⑹所述黄色或黄绿色固体经真空干燥至恒重，即得黄色或黄绿色CdS固体。

2.如权利要求1所述的微波还原法液相制备CdS纳米材料的方法，其特征在于：所述步骤⑶中微波的条件是指高火，时间为20 25s。

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3.如权利要求1所述的微波还原法液相制备CdS纳米材料的方法，其特征在于：所述步骤⑶和所述步骤⑸中离心分离的条件均是指离心速率为4500 8000rpm，每次时间为120~ ~

200 s。

4.如权利要求1所述的微波还原法液相制备CdS纳米材料的方法，其特征在于：所述步骤⑸中无水乙醇与黄色或黄绿色溶液的体积比为0.5 3.0 mL：1 mL。

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5.如权利要求1所述的微波还原法液相制备CdS纳米材料的方法，其特征在于：所述步骤⑹中真空干燥的条件是指温度为30 60℃。

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说明书

微波还原法液相制备CdS纳米材料的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及纳米材料的制备技术领域，尤其涉及微波还原法液相制备CdS纳米材料的方法。

背景技术

[0002] 光催化纳米材料，如CdS纳米材料，在有机污染物的降解、化学的合成、光解水制氢、二氧化碳还原制甲烷、重金属的回收、废气的净化处理等领域都有着广泛的应用前景。

[0003] 水热法是制备CdS纳米材料常用的方法，该方法制备条件要求很高，必须在高温条件下，并且反应时间特别长，工作量也很大，制备过程也特别的繁琐。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种方法简单、成本较低、环境污染小的微波还原法液相制备CdS纳米材料的方法。

[0005] 为解决上述问题，本发明所述的微波还原法液相制备CdS纳米材料的方法，包括以下步骤：

[0006] ⑴将硝酸镉（Cd(NO3)2·4H2O）按0.5~5.0mmol：2.0~20.0mL的比例加入到去离子水中，于18 25℃搅拌完全溶解，得到硝酸镉水溶液；该硝酸镉水溶液中加入油酸，即得A溶液；~
所述油酸与所述去离子水的体积比为1：800 8000；
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[0007] ⑵将硼氢化钠(NaBH4) 按2.0~15.0mmol：0.4~3.0mL的比例加入到去离子水中，于18 25℃搅拌完全溶解，得到硼氢化钠水溶液；
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[0008] ⑶将所述硼氢化钠水溶液加入到所述A溶液中，混合均匀后得到混合液，该混合液经微波后由无色溶液变为黑色溶液，冷却至室温，然后向所述黑色溶液中加入其体积1 3倍~的无水乙醇洗涤，经离心3 5次，即得黑色固体；
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[0009] ⑷将所述黑色固体按0.5 5.0mol：2 20mL的比例超声分散于无水乙醇中，经磁力~ ~搅拌10 15min后加入硫化铵溶液，于18 25℃搅拌0.5 3h，即得黄色或黄绿色溶液；
~ ~ ~

[0010] ⑸所述黄色或黄绿色溶液用无水乙醇进行离心分离3 5次，得到黄色或黄绿色固~体；

[0011] ⑹所述黄色或黄绿色固体经真空干燥至恒重，即得黄色或黄绿色CdS固体。

[0012] 所述步骤⑶中微波的条件是指高火 高火，时间为20 25s。~ ~

[0013] 所述步骤⑶和所述步骤⑸中离心分离的条件均是指离心速率为4500 8000rpm，每~次时间为120 200 s。
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[0014] 所述步骤⑸中无水乙醇与黄色或黄绿色溶液的体积比为0.5 3.0 mL：1 mL。~

[0015] 所述步骤⑹中真空干燥的条件是指温度为30 60℃。~

[0016] 本发明与现有技术相比具有以下优点：

[0017] 1、本发明是以硝酸镉、硼氢化钠、硫化铵为原料，经微波来合成CdS纳米材料，不但方法简单，有效解决了水热法步骤繁琐的缺陷，而且环境污染小。

[0018] 2、本发明整个合成过程在常温下进行，且缩短了整个合成时间，有效解决了现有技术中必须在高温条件下进行反应、反应时间长的缺陷。

[0019] 3、对本发明所得纳米CdS进行X射线衍射实验（参见图1），从XRD谱图可以看出，在2θ为24.8，26.5，28.2，36.6，43.6，47.8和51.8º的位置出现特征衍射峰，与标准卡片JCPDS NO. 41-1049相对应，属于六方晶系纤锌矿结构的CdS，分别对应于(100)，(002)，(101)，(102)，(110)，(103)和 (112)晶面；在2θ为26.5，43.6和51.8º 的位置特征衍射峰明显增强，对应于立方晶系闪锌矿结构的CdS，其标准卡片为JCPDS NO. 75-1546，分别对应 (111)，(220)和 (311)晶面。

[0020] 4、本发明制备的CdS纳米材料尺寸较小、均一（如图2和图3所示）。

[0021] 5、本发明采用微波还原法，就能制备出结晶性高、纯度高的CdS纳米粒子，不仅简化了制备工艺，降低了生产成本，而且降低了操作难度，无需特制反应器。

附图说明

[0022] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

[0023] 图1为本发明纳米CdS材料的X射线衍射图谱(XRD)。

[0024] 图2（a）为本发明纳米CdS透射电镜(TEM)照片（50 nm）和图2（b）为本发明纳米CdS透射电镜(HTEM)照片。

[0025] 图3为本发明纳米CdS扫描电镜(SEM)照片。

具体实施方式

[0026] 实施例1 微波还原法液相制备CdS纳米材料的方法，包括以下步骤：

[0027] ⑴将硝酸镉（Cd(NO3)2·4H2O）按0.5mmol：2.0mL的比例加入到去离子水中，于18℃搅拌完全溶解，得到硝酸镉水溶液；该硝酸镉水溶液中加入油酸，即得A溶液。

[0028] 油酸与去离子水的体积比为1：800。

[0029] ⑵将硼氢化钠(NaBH4) 按2.0mmol：0.4mL的比例加入到去离子水中，于18℃搅拌完全溶解，得到硼氢化钠水溶液。

[0030] ⑶将硼氢化钠水溶液加入到A溶液中，混合均匀后得到混合液，该混合液在高火~高火的条件下微波20 25s后由无色溶液变为黑色溶液，冷却至室温，然后向黑色溶液中加~
入其体积1倍的无水乙醇洗涤，在离心速率为4500rpm的条件下离心3次，每次200 s，即得黑色固体。

[0031] ⑷将黑色固体按0.5mol：2mL的比例超声分散于无水乙醇中，经磁力搅拌10min后加入硫化铵溶液，于18℃搅拌0.5h，即得黄色或黄绿色溶液。

[0032] ⑸1 mL黄色或黄绿色溶液用0.5 mL无水乙醇在离心速率为4500rpm的条件下离心3次，每次200 s，得到黄色或黄绿色固体。

[0033] ⑹黄色或黄绿色固体于30℃经真空干燥至恒重，即得黄色或黄绿色CdS固体。

[0034] 实施例2 微波还原法液相制备CdS纳米材料的方法，包括以下步骤：

[0035] ⑴将硝酸镉（Cd(NO3)2·4H2O）按1.0mmol：4.0mL的比例加入到去离子水中，于20℃搅拌完全溶解，得到硝酸镉水溶液；该硝酸镉水溶液中加入油酸，即得A溶液。

[0036] 油酸与去离子水的体积比为1：1600。

[0037] ⑵将硼氢化钠(NaBH4) 按4.0mmol：0.8mL的比例加入到去离子水中，于20℃搅拌完全溶解，得到硼氢化钠水溶液。

[0038] ⑶将硼氢化钠水溶液加入到A溶液中，混合均匀后得到混合液，该混合液在高火~高火的条件下微波20 25s后由无色溶液变为黑色溶液，冷却至室温，然后向黑色溶液中加~
入其体积3倍的无水乙醇洗涤，在离心速率为8000rpm的条件下离心5次，每次120 s，即得黑色固体。

[0039] ⑷将黑色固体按5.0mol：20mL的比例超声分散于无水乙醇中，经磁力搅拌10min后加入硫化铵溶液，于20℃搅拌1h，即得黄色或黄绿色溶液。

[0040] ⑸1 mL黄色或黄绿色溶液用1.0 mL无水乙醇在离心速率为8000rpm的条件下离心5次，每次120 s，得到黄色或黄绿色固体。

[0041] ⑹黄色或黄绿色固体于60℃经真空干燥至恒重，即得黄色或黄绿色CdS固体。

[0042] 实施例3 微波还原法液相制备CdS纳米材料的方法，包括以下步骤：

[0043] ⑴将硝酸镉（Cd(NO3)2·4H2O）按1.5mmol：6.0mL的比例加入到去离子水中，于22℃搅拌完全溶解，得到硝酸镉水溶液；该硝酸镉水溶液中加入油酸，即得A溶液。

[0044] 油酸与去离子水的体积比为1：2400。

[0045] ⑵将硼氢化钠(NaBH4) 按6.0mmol：1.2mL的比例加入到去离子水中，于22℃搅拌完全溶解，得到硼氢化钠水溶液。

[0046] ⑶将硼氢化钠水溶液加入到A溶液中，混合均匀后得到混合液，该混合液在高火~高火的条件下微波20 25s后由无色溶液变为黑色溶液，冷却至室温，然后向黑色溶液中加~
入其体积2倍的无水乙醇洗涤，在离心速率为5500rpm的条件下离心4次，每次140 s，即得黑色固体。

[0047] ⑷将黑色固体按1.0mol：5.0mL的比例超声分散于无水乙醇中，经磁力搅拌12min后加入硫化铵溶液，于22℃搅拌1h，即得黄色或黄绿色溶液。

[0048] ⑸1 mL黄色或黄绿色溶液用2.0 mL无水乙醇在离心速率为5500rpm的条件下离心4次，每次140 s，得到黄色或黄绿色固体。

[0049] ⑹黄色或黄绿色固体于40℃经真空干燥至恒重，即得黄色或黄绿色CdS固体。

[0050] 实施例4 微波还原法液相制备CdS纳米材料的方法，包括以下步骤：

[0051] ⑴将硝酸镉（Cd(NO3)2·4H2O）按2.0mmol：8.0mL的比例加入到去离子水中，于24℃搅拌完全溶解，得到硝酸镉水溶液；该硝酸镉水溶液中加入油酸，即得A溶液。

[0052] 油酸与去离子水的体积比为1：3200。

[0053] ⑵将硼氢化钠(NaBH4) 按8.0mmol：1.6mL的比例加入到去离子水中，于24℃搅拌完全溶解，得到硼氢化钠水溶液。

[0054] ⑶将硼氢化钠水溶液加入到A溶液中，混合均匀后得到混合液，该混合液在高火~高火的条件下微波20 25s后由无色溶液变为黑色溶液，冷却至室温，然后向黑色溶液中加~
入其体积1.5倍的无水乙醇洗涤，在离心速率为6500rpm的条件下离心4次，每次180 s，即得黑色固体。

[0055] ⑷将黑色固体按2.0mol：10mL的比例超声分散于无水乙醇中，经磁力搅拌12min后加入硫化铵溶液，于24℃搅拌1.5h，即得黄色或黄绿色溶液。

[0056] ⑸1 mL黄色或黄绿色溶液用3.0 mL无水乙醇在离心速率为6500rpm的条件下离心4次，每次180 s，得到黄色或黄绿色固体。

[0057] ⑹黄色或黄绿色固体于50℃经真空干燥至恒重，即得黄色或黄绿色CdS固体。

[0058] 实施例5 微波还原法液相制备CdS纳米材料的方法，包括以下步骤：

[0059] ⑴将硝酸镉（Cd(NO3)2·4H2O）按2.5mmol：10.0mL的比例加入到去离子水中，于25℃搅拌完全溶解，得到硝酸镉水溶液；该硝酸镉水溶液中加入油酸，即得A溶液。

[0060] 油酸与去离子水的体积比为1：4000。

[0061] ⑵将硼氢化钠(NaBH4) 按10.0mmol：2.0mL的比例加入到去离子水中，于25℃搅拌完全溶解，得到硼氢化钠水溶液。

[0062] ⑶将硼氢化钠水溶液加入到A溶液中，混合均匀后得到混合液，该混合液在高火~高火的条件下微波20 25s后由无色溶液变为黑色溶液，冷却至室温，然后向黑色溶液中加~
入其体积2.5倍的无水乙醇洗涤，在离心速率为7500rpm的条件下离心5次，每次180 s，即得黑色固体。

[0063] ⑷将黑色固体按3.0mol：15mL的比例超声分散于无水乙醇中，经磁力搅拌15min后加入硫化铵溶液，于25℃搅拌1.5h，即得黄色或黄绿色溶液。

[0064] ⑸1 mL黄色或黄绿色溶液用3.0 mL无水乙醇在离心速率为7500rpm的条件下离心4次，每次180 s，得到黄色或黄绿色固体。

[0065] ⑹黄色或黄绿色固体于55℃经真空干燥至恒重，即得黄色或黄绿色CdS固体。

[0066] 实施例6 微波还原法液相制备CdS纳米材料的方法，包括以下步骤：

[0067] ⑴将硝酸镉（Cd(NO3)2·4H2O）按3.0mmol：12.0mL的比例加入到去离子水中，于25℃搅拌完全溶解，得到硝酸镉水溶液；该硝酸镉水溶液中加入油酸，即得A溶液。

[0068] 油酸与去离子水的体积比为1：4800。

[0069] ⑵将硼氢化钠(NaBH4) 按12.0mmol：2.4mL的比例加入到去离子水中，于25℃搅拌完全溶解，得到硼氢化钠水溶液。

[0070] ⑶将硼氢化钠水溶液加入到A溶液中，混合均匀后得到混合液，该混合液在高火~高火的条件下微波20 25s后由无色溶液变为黑色溶液，冷却至室温，然后向黑色溶液中加~
入其体积2.5倍的无水乙醇洗涤，在离心速率为8000rpm的条件下离心5次，每次200 s，即得黑色固体。

[0071] ⑷将黑色固体按4.0mol：15mL的比例超声分散于无水乙醇中，经磁力搅拌15min后加入硫化铵溶液，于25℃搅拌2h，即得黄色或黄绿色溶液。

[0072] ⑸1 mL黄色或黄绿色溶液用3.0 mL无水乙醇在离心速率为8000rpm的条件下离心5次，每次200 s，得到黄色或黄绿色固体。

[0073] ⑹黄色或黄绿色固体于60℃经真空干燥至恒重，即得黄色或黄绿色CdS固体。

[0074] 实施例7 微波还原法液相制备CdS纳米材料的方法，包括以下步骤：

[0075] ⑴将硝酸镉（Cd(NO3)2·4H2O）按5.0mmol：20.0mL的比例加入到去离子水中，于25℃搅拌完全溶解，得到硝酸镉水溶液；该硝酸镉水溶液中加入油酸，即得A溶液。

[0076] 油酸与去离子水的体积比为1：8000。

[0077] ⑵将硼氢化钠(NaBH4) 按15.0mmol：3.0mL的比例加入到去离子水中，于25℃搅拌完全溶解，得到硼氢化钠水溶液。

[0078] ⑶将硼氢化钠水溶液加入到A溶液中，混合均匀后得到混合液，该混合液在高火~高火的条件下微波20 25s后由无色溶液变为黑色溶液，冷却至室温，然后向黑色溶液中加~
入其体积2.5倍的无水乙醇洗涤，在离心速率为8000rpm的条件下离心5次，每次200 s，即得黑色固体。

[0079] ⑷将黑色固体按4.0mol：15mL的比例超声分散于无水乙醇中，经磁力搅拌15min后加入硫化铵溶液，于25℃搅拌3h，即得黄色或黄绿色溶液。

[0080] ⑸1 mL黄色或黄绿色溶液用3.0 mL无水乙醇在离心速率为8000rpm的条件下离心5次，每次200 s，得到黄色或黄绿色固体。

[0081] ⑹黄色或黄绿色固体于60℃经真空干燥至恒重，即得黄色或黄绿色CdS固体。