表面改性纳米硫化锌的合成及表征
硫化锌合成方法
硫化锌合成方法
1. 硫化锌合成方法
硫化锌是一种晶体，它是由氧气、氢气和碳五氧化二通过化学反应形成的。
由于具有优越的性能，硫化锌常用于电子，航空和航天等领域。
下面是硫化锌合成方法：
一、硫化锌的合成
1. 在实验室中，使用金属锌和硫酸脂进行反应，通过将两种质子碰撞产生硫化锌。
具体步骤如下：
（1）将指定数量的金属锌放入实验室容器中；
（2）加入适量的硫酸脂；
（3）将锌锅置于实验室电炉上，加热；
（4）加热时需控制温度，使反应温度均匀；
（5）反应时间应适当，待反应完毕后，可将硫化锌收集出来。
2. 除此之外，还可以使用氧化锌和氢硫脲进行反应，得到硫化锌，具体步骤如下：
（1）将指定数量的氧化锌放入实验室容器中；
（2）加入适量的氢硫脲；
（3）将锌锅置于实验室电炉上，加热；
（4）加热时需控制温度，使反应温度均匀；
（5）反应时间应适当，待反应完毕后，可将硫化锌收集出来。
二、硫化锌的应用
硫化锌具有优异的性能，常用于电子、航空和航天等领域。
由于
其耐高温、耐化学腐蚀和表面活性等优点，在航空、航天绝缘涂料、电子元件封装、电池外壳等方面得到广泛应用。
另外，也可用于电极、电位器、火花塞等机械零部件的制造。
纳米氧化锌的制备、表征和光催化性能分析
液） 的紫外 一 见吸 收光谱 图 ， ５为纳 米 Ｚ （ 存 在 下经 太 阳 可 图 ｎ） 光２ ｈ光 催化 降解 后 的甲基橙 溶液 紫外一 可见 吸收 光谱 图 。
２ ４ 光 致发 光 （ Ｌ） ． Ｐ 光谱
为 了探 讨 纳米 Ｚ Ｏ粒 子光 催化 的动 ， ｎ 分别 测量 了纳 米 氧化 锌 （ 、 Ｎ） 商品 Ｚ （（ 的激 发 光 谱 。图 ６是 Ｎ 的 光敛 发 ｎ ）ｃ） 光 （ Ｉ 谱 ， 中 ３个 主峰分 别 是 紫色 发光 峰 （ ９ ． ６ ｍ） 较 Ｐ ） 图 ３３ ５ｎ 、 强 的蓝 色可 见发光 峰 （ ４ ． ５ ｍ， ４ ５ ５ ｎ 该主 峰 有一 个伴 峰 ） 一 个 、 次 强的绿 色 发光峰 （ ６ ． ４ ｍ， 主 峰两侧 有多 个伴 峰 ） ４ ７５ ｎ 该 。前 两个 峰 属于带 边 自由激 子发 光 ， 一个 峰 可能 为 束缚 激 子 发 第 －
Ｗ ＡＮＧ ｉｌ ｎ Ｊｕ ｉ ｇ ａ
（ Ｒｅ ｌ ｇ ｆ ｎ ｈ ｎ Ｕｎｖ ｒ ｉ Ｉｉ ｎＣｏｌ ｅｏ ｅ Ｙａ ｓ ａ ｉｅｓｔ ｙ，Ｑｉｈ ａ ｇ ａ ６ ０ ４ ｎ ｕ ｎ ｄ ｏ０ ６ ０ ）
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ Ｎａ ｏ Ｚ Ｏ ｙ ｔ ｅ ｉｅ ｙ ｔ ｅｍ ｅ ｈ ｄ ｏ ｎ ｆ ｒ ｐ ｅ ｉ ｉ ｔ ｎ ｉ ｉ ｈ ｐ ｆｓ ｈ ｒ Ｆ ｓｍｉ ｒｏ ｅ ， ｎ ｎ ｓ ｎ ｈ ｓ ｄ ｂ ｈ ｔ ｏ ｆｕ ｉ ｍ ｒ ｃ ｐ ｔ ｉ ｓ ｎ ｓ ａ ｅ ｏ ｐ ｅ ｅ Ｏ ｉ ｌ ｎ ｓ ｚ ｏ ａ ｏ ａ
关 键 词 纳米材料 氧化锌 制备技术 光催化剂 催化特性 中 图分 类号 ： ４ ． ０６３ ３ 文献标识码 ： Ａ
Ｐｒ ｐａ ａ ｉ ｎ ａ ｅ ｒ ｔｏ ｎｄ Ｃｈａ ａ ｔ ｒ ｚ ｔ０ ｆ Ｎａ ｏ ＺｎＯ ｎｄ Ｉ ｓ Ａｎａ ｙ ｉ ｒ ｃ ｅ ｉａ ｉ ｎ ｏ ｎ ａ ｔ ｌｓｓ ｏ ｏ ｏ ｃ ｔ ｌ ｔｃ Ｐｒ ｐｅ ｔｅ ｆＰｈ ｔ ’ ａ ａ ｙ ｉ ｏ ｒ ｉ ｓ
纳米硫化锌的研究进展
溶胶- 凝胶法
溶胶－凝胶法是采用金属有机化合物为前驱体 ，经过化合或水解、缩聚而成溶胶、凝胶，再经 干燥、研磨形成粉体的方法。该方法具有产品纯 度高，均匀性好等优点。实验用叔丁醇锌溶于甲 苯作为前驱体，在室温下通入H2S，得到淡黄色的 凝胶，加热干燥制备出纳米ZnS 粉体。
反相胶束法
油包水微乳液中反相胶束的微液滴是一种特 殊的纳米空间。该体系热力学稳定，适当条件下 具有保持稳定尺寸的能力，即自组装特性。以此 为反应场，进行各种特定的反应，可以制得纳米 级粒子。实验用硫化钠溶液和硝酸锌溶液分别加 入适量的GSG 并加入油相正己/ 庚烷，在磁力搅拌 下再加入一定量助表面活性剂正丁醇形成均匀透 明的反胶团溶液，将两种反胶团溶液混合搅拌， 经过洗涤干燥得到纳米ZnS 粉体。
5 其他方面的应用
纳米ZnS具有气敏性,对低浓度的还原性较强的 H2S有很高的灵敏度，对其他还原性相对较弱的气 体的灵敏度较低。因此，抗干扰能力强,有很好的 应用前景。纳米硫化锌作为助燃剂能明显提高重 油、煤、水三元混合流体燃料燃烧性能。硫化锌 用于部分替代有毒的Sb做为易燃高分子材料的阻 燃消烟协效剂，作为润滑油添加剂可明显提高基 础油的抗磨性能。
3 气相法
气相聚集或气相沉积法是制备纳米颗粒 的一种常用方法。该方法是在低压He、Ar 等惰性气氛中加热蒸发所需原料，蒸发的 原子或分子在惰性气体原子碰撞等作用下 失去动能，进而聚集成一定尺寸的纳米晶 粒。实验在Ar气流中利用磁电管溅射制得 ZnS 纳米晶薄膜，膜厚为10－40 nm。
三、纳米ZnS表征方法（以超重力反应结晶法为例）
结果吻合。除水的吸 收峰外在400~4000cm-1 基本无吸收峰, 表明该 ZnS粉末具有良好的红 外透过率。
四、纳米ZnS的应用
《硫化锌(ZnS)量子点的制备及特性研究》范文
《硫化锌（ZnS）量子点的制备及特性研究》篇一一、引言随着纳米科技的快速发展，硫化锌（ZnS）量子点因其独特的光学和电学性质在光电器件、生物标记和光催化等领域具有广泛的应用前景。
ZnS量子点的制备技术及特性研究成为当前研究的热点。
本文将重点探讨硫化锌（ZnS）量子点的制备方法，并对其特性进行深入研究。
二、硫化锌（ZnS）量子点的制备1. 制备方法硫化锌（ZnS）量子点的制备方法主要包括物理法和化学法。
物理法主要包括真空蒸发、溅射等，而化学法则以溶液法为主，如化学气相沉积法、溶胶-凝胶法等。
本文将主要介绍溶液法中的化学气相沉积法制备硫化锌（ZnS）量子点。
2. 制备过程（1）原料准备：准备锌源（如醋酸锌）和硫源（如硫脲），以及适当的溶剂（如乙醇）。
（2）化学反应：在一定的温度和压力下，将锌源和硫源在溶剂中进行化学反应，生成硫化锌前驱体。
（3）成核与生长：通过控制反应条件，使前驱体成核并生长为硫化锌量子点。
（4）分离与纯化：将生成的硫化锌量子点从反应体系中分离出来，并进行纯化处理。
三、硫化锌（ZnS）量子点的特性研究1. 光学性质硫化锌（ZnS）量子点具有独特的光学性质，如宽带隙、高荧光量子产率等。
其发光颜色可通过调整量子点的大小和表面修饰进行调控。
这些光学性质使得ZnS量子点在光电器件、LED显示等领域具有广泛的应用前景。
2. 电学性质硫化锌（ZnS）量子点具有优异的电学性质，如高导电性和良好的电荷传输性能。
这些电学性质使得ZnS量子点在太阳能电池、场效应晶体管等领域具有潜在的应用价值。
3. 稳定性与生物相容性硫化锌（ZnS）量子点的稳定性好，具有良好的生物相容性。
这使得ZnS量子点在生物标记、药物传递等领域具有广泛的应用前景。
通过表面修饰，可以提高ZnS量子点在水和有机溶剂中的稳定性，并降低其细胞毒性，从而提高其在生物医学领域的应用价值。
四、结论本文对硫化锌（ZnS）量子点的制备方法及特性进行了深入研究。
氧化锌和硫化钠反应合成制备纳米硫化锌的粒度变化机制
氧化锌和硫化钠反应合成制备纳米硫化锌的粒度变化机制氧化锌和硫化钠反应合成制备纳米硫化锌的粒度变化机制纳米材料以其特殊的物理、化学和机械性能，在许多领域都得到了广泛的应用。
纳米材料的制备方法因其物理化学性质的差异而不同，其中的化学方法是其主要手段之一。
氧化锌作为一种广泛使用的半导体材料，纳米氧化锌因其特殊的表面性质而备受关注。
近年来，很多研究表明氧化锌和硫化钠反应合成制备纳米硫化锌是一种可行的方法，并且在不同的条件下，纳米硫化锌的粒度变化机制也不同。
氧化锌和硫化钠反应合成制备纳米硫化锌的过程中，不同的反应条件对于硫化锌的粒度变化具有重要的影响。
以反应温度、反应时间、pH值、反应物比例、表面活性剂等为例，这些因素都能影响纳米硫化锌的粒度分布。
首先，反应温度是影响制备纳米硫化锌的重要因素之一。
当反应温度较低时，硫化锌晶体生长速度慢，晶粒变小。
在反应条件不变的情况下，当反应温度升高至较高温度时，硫化锌晶体生长速度变快，粒度变大。
因此，在合成纳米硫化锌时，合理控制反应温度是十分重要的。
其次，反应时间也是影响纳米硫化锌粒度变化的关键因素。
在反应初期时，硫化锌起始结晶核较少，粒度较小。
而随着反应时间的增加，硫化锌结晶核增加，晶体成长速率加快，粒度逐渐增大。
因此，反应时间的选择对于纳米硫化锌的制备十分重要。
另外，pH值也会对纳米硫化锌的粒度分布产生影响。
在酸性条件下，硫化锌晶体的生长速度较慢，晶粒变小；而在弱碱性条件下，硫化锌晶体的生长速度较快，粒度变大。
因此，在硫化锌的反应过程中合理调节pH值也是十分重要的。
最后，反应物比例和表面活性剂的选择也会影响纳米硫化锌的粒度分布。
合理选择反应物比例能够提高纳米硫化锌的粒度分布的均匀性。
而表面活性剂能够在硫化锌的反应中起到孕育作用，减缓晶体生长速率，从而使得纳米硫化锌的粒度变小。
总之，氧化锌和硫化钠反应合成制备纳米硫化锌是一种可行的方法，而控制反应条件对于纳米硫化锌粒度的控制是十分重要的。
金属材料表面纳米化研究与进展
表面技术第53卷第4期金属材料表面纳米化研究与进展杨庆，徐文文，周伟，刘璐华，赖朝彬*（江西理工大学 材料冶金化学学部，江西 赣州 341000）摘要：大多数金属材料的失效都是从其表面开始的，进而影响整个材料的整体性能。
研究表明，在金属材料表面制备纳米晶，实现表面纳米化，可以提升材料的表面性能，延长其使用寿命。
金属材料表面纳米化是指利用反复剧烈塑性变形让表层粗晶粒逐步得到细化，材料中形成晶粒沿厚度方向呈梯度变化的纳米结构层，分别为表面无织构纳米晶层、亚微米细晶层、粗晶变形层和基体层，这种独特的梯度纳米结构对金属材料表面性能的大幅度提升效果显著。
根据国内外表面纳米化的研究成果，首先对表面涂层或沉积、表面自纳米化以及混合纳米化3种金属表面纳米化方法进行了简要概述，阐述了各自优缺点，总结了表面自纳米化技术的优势，在此基础上重点分析了位错和孪晶在金属材料表面自纳米化过程中所起的关键作用，提出了金属材料表面自纳米化机制与材料结构、层错能大小有着密不可分的联系，对金属材料表面自纳米化机制的研究现状进行了归纳；阐明了表面纳米化技术在金属材料性能提升上的巨大优势，主要包括对硬度、强度、腐蚀、耐磨、疲劳等性能的改善。
最后总结了现有表面强化工艺需要克服的关键技术，对未来的研究工作进行了展望，并提出将表面纳米化技术与电镀、气相沉积、粘涂、喷涂、化学热处理等现有的一些表面处理技术相结合，取代高成本的制造技术，制备出价格低廉、性能更加优异的复相表层。
关键词：金属材料；表面纳米化；梯度纳米结构；纳米化机理；表面性能中图分类号：TG178 文献标志码：A 文章编号：1001-3660(2024)04-0020-14DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2024.04.002Research and Progress on Surface Nanocrystallizationof Metallic MaterialsYANG Qing, XU Wenwen, ZHOU Wei, LIU Luhua, LAI Chaobin*(Department of Materials Metallurgy and Chemistry, Jiangxi University ofTechnology, Jiangxi Ganzhou 341000, China)ABSTRACT: It is well known that the failure of most metallic materials starts from their surfaces, which in turn affects the overall performance of the whole material. Numerous studies have shown that the preparation of nanocrystals on the surface of metallic materials, i.e., surface nanosizing, can enhance the surface properties of materials and extend their service life. Surface nanosizing of metallic materials makes use of repeated violent plastic deformation to make the surface coarse grains gradually收稿日期：2023-02-23；修订日期：2023-06-29Received：2023-02-23；Revised：2023-06-29基金项目：国家自然科学基金项目（52174316，51974139）；国家重点研发计划项目（2022YFC2905200，2022YFC2905205）；江西省自然科学基金项目（20212ACB204008）Fund：National Natural Science Foundation of China(52174316, 51974139); National Key Research and Development Program of China (2022YFC2905200, 2022YFC2905205); Natural Science Foundation of Jiangxi Province (20212ACB204008)引文格式：杨庆, 徐文文, 周伟, 等. 金属材料表面纳米化研究与进展[J]. 表面技术, 2024, 53(4): 20-33.YANG Qing, XU Wenwen, ZHOU Wei, et al. Research and Progress on Surface Nanocrystallization of Metallic Materials[J]. Surface Technology, 2024, 53(4): 20-33.*通信作者（Corresponding author）第53卷第4期杨庆，等：金属材料表面纳米化研究与进展·21·refine to the nanometer level, forming nanostructured layers with gradient changes of grains along the thickness direction, including surface non-woven nanocrystalline layer, submicron fine crystal layer, coarse crystal deformation layer and matrix layer, and this unique gradient nanostructure is effective for the significant improvement of surface properties of metallic materials. The process technology and related applications of nanocrystalline layers on the surface of metallic materials in China and abroad are introduced, and the research progress of high-performance gradient nanostructured materials is discussed.Starting from the classification of the preparation process of gradient nanostructured materials and combining with the research results of surface nanosizing in China and abroad, a brief overview of three methods of metal surface nanosizing, namely, surface coating or deposition, surface self-nanosizing and hybrid nanosizing, was given, the advantages and disadvantages of each were discussed and the advantages of surface self-nanosizing technology were summarized. On the basis of this, the key role of dislocations and twins in the process of surface self-nanitrification of metallic materials was analyzed, and the mechanism of surface self-nanitrification of metallic materials was inextricably linked to the material structure and the size of layer dislocation energy, and the current research status of the mechanism of surface self-nanitrification of metallic materials was summarized. Finally, the key technologies required to be overcome in the existing surface strengthening process were summarized, and future research work was prospected. It was proposed to combine surface nanosizing technology with some existing surface treatment technologies such as electroplating, vapor deposition, tack coating, spraying, chemical heat treatment, etc., to replace the high-cost manufacturing technologies and prepare inexpensive complex-phase surface layers with more excellent performance.Techniques for the preparation of gradient nanostructured materials include surface coating or deposition, surface self-nanosizing, and hybrid surface nanosizing. Surface coating or deposition technology has the advantages of precise control of grain size and chemical composition, and relatively mature process optimization, etc. However, because the coating or deposition technology adds a cover layer on the material surface, the overall size of the material increases slightly, and there is a certain boundary between the coating and the material, and there will be defects in the specific input of production applications.In addition, the thickness of the gradient layer prepared by this technology is related to the deposition rate, which takes several hours to prepare a sample. The surface self-nanitrification technique, which generates intense plastic deformation on the surface of metal materials, has the advantages of simple operation, low cost and wide application, low investment in equipment and easy realization of unique advantages. The nanocrystalline layer prepared on the surface of metal materials with the surface self-nanitrification technique has a dense structure and no chemical composition difference from the substrate, and no surface defects such as pitting and pores, but the thickness of the gradient layers and nanolayers prepared by this technique as well as the surface quality of the material vary greatly depending on the process. Hybrid surface nanosizing is a combination of the first two techniques, in which a nanocrystalline layer is firstly prepared on the surface of a metallic material by surface nanosizing technology, and then a compound with a different composition from the base layer is formed on its surface by means of chemical treatment.To realize the modern industrial application of this new surface strengthening technology, it is still necessary to clarify the strengthening mechanism and formation kinetics of surface nanosizing technology as well as the effect of process parameters, microstructure, structure and properties on the nanosizing behavior of the material. For different nanosizing technologies, the precise numerical models for nanosizing technologies need to be established and improved, and the surface self-nanosizing equipment suitable for industrial scale production needs to be developed. In the future, surface nanosizing technology will be combined with some existing surface treatment technologies (e.g. electroplating, vapor deposition, adhesion coating, spraying, chemical heat treatment, etc.) to prepare a complex phase surface layer with more excellent performance, which is expected to achieve a greater comprehensive performance improvement of the surface layer of metal materials.KEY WORDS: metal material; surface nanocrystallization; gradient nanostructures; nanocrystallization mechanism; surface properties金属材料在基建工程、航空航天中扮演着重要角色，随着当今科学技术的高速发展，传统金属材料的局限性日趋明显，开发一种综合性能优异的金属材料迫在眉睫。
硫化锌性质、用途及制备方法概述
硫化锌性质、用途及制备方法概述硫化锌是一种具有重要性质的化合物，其物理和化学性质以及应用领域均具有广泛的实际意义。
本文将详细介绍硫化锌的性质、用途和制备方法，并展望其未来的应用前景。
硫化锌是一种白色至淡黄色粉末，带有轻微的硫磺气味。
这种化合物具有较高的密度，为32g/cm³，且不溶于水，但在有机溶剂中具有一定的溶解性。
由于其结构特点，硫化锌在特定的物理和化学环境中具有一定的稳定性，为其应用提供了便利。
硫化锌在许多领域中具有广泛的应用。
在橡胶工业中，硫化锌是一种重要的硫化剂，可以促进橡胶的交联反应，提高橡胶的性能和稳定性。
在涂料领域，硫化锌可作为耐候性颜料，提高涂料的抗老化性能。
在制药领域，硫化锌具有抗炎、抗肿瘤等药用价值，可用于药物合成和制备。
硫化锌还可应用于电镀、陶瓷、玻璃等行业。
制备硫化锌的方法有多种，主要包括金属锌直接氧化法、硫化氢还原法和氯化亚砜氧化法等。
其中，金属锌直接氧化法是最常用的制备方法，以金属锌为原料，通过氧化反应生成硫化锌。
具体工艺条件包括反应温度、氧气流量和反应时间等，通过控制这些参数可得到高纯度的硫化锌产品。
随着科技的不断进步，硫化锌在各个领域的应用前景也在不断拓展。
特别是在新能源、光电材料和生物医学等领域，硫化锌展现出巨大的潜力。
在新能源领域，硫化锌可作为太阳能电池的敏化剂，提高太阳能电池的光电转化效率。
在光电材料领域，硫化锌可以应用于LED照明、光探测器和光电二极管等领域，具有高亮度和良好的光电性能。
在生物医学领域，硫化锌作为一种生物相容性良好的无机材料，可应用于药物载体、生物成像和癌症治疗等领域，为生物医学研究提供了新的思路和方法。
硫化锌作为一种重要的化合物，其性质、用途和制备方法在多个领域具有广泛的应用和前景。
随着科技的不断进步，相信硫化锌在未来的研究和应用中将会发挥更加重要的作用。
TiN是一种具有重要性质和广泛应用的新型材料，它的性质主要包括高硬度、低摩擦系数、优异的化学稳定性和高温抗氧化性等。
水热法制备纳米ZnS
Hydrothermal Preparation of ZnS Nanowires Abstract:Nanowires of ZnS were synthesised by using a surfactant assisted hydrothermal approach. The synthesis isbased on decoruposition of dipyridylzinc thiocyanate with cetyl triruethyl aruruonium bromide (CTAB) as a surfactant.The nanostructure was characterized by SEM, XRD and EDX. HR-TEM. The experiruental results indicate that thereaction tirue and concentration of surfactant play key roles in deterruining the final ruorphologies of nano-ZnS. And CTAB acts as a molecule-directing teruplate for the growth of nanowires.摘要：以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂，利用水热法通过二吡啶硫氰酸锌分解制备了ZnS纳米线，并用SEM、XRD.EDX 和HR-TEM等方法对其纳米结构进行了表征。
实验结果表明，反应时间和表面活性剂浓度是决定纳米ZnS最终形貌的关键凶素．CTAB 起到了纳米线生长的分子一诱导模板作用。
Nanostructure has arose treruendous interest aruong the researchers working in all fields including physics to bioscience. From basic science to technologists for their improved physical and chemical properties and applications superior to their bulk counterparts.Since the first discovery of carbon nanotubes.one-dimensional (ID) semiconductor materials such asnanorods.nanowires. nanotubes and nanobelts/nanoribbons have attracted extensive interest because of their fundamental physical. chemical, optical, electrical andmagnetic properties, and their potentialapplications innano-scale devices. It is well known that ID nanostructure can play an important role both as interconnectand functional units in fabricating electronic, optoelectronic. electrocheruical and electroruechanical devices with nanoscale dimension. 1D nanostructure have been synthesized through a variety of synthes is technique such as template-directed synthesis c5l, Vaporsolid growth, vapor-liquid-solid (VLS) growthm. solu-tion-liquid-solid (SLS) growthcs] etc. A variety of metalc9Lsemiconducting oxides uo] in different ID nanoforms have been reported so far.Out of these materials. zinc sulfide. a II -VI semiconductor. is one of' the most studied materials for itswide range of technologically important properties. ZincSulfide (ZnS) has a wide band gap of 3.72 eV for cubic phasec" and 3.77 eV for theat rooru teruperature. It is alight-eruitting diodes, injection lasers. cathode raytubes, flat panel displays and IR windows. ZnS is alsoimportant for photoluminescence. electroluminescence.etc. Recently, optical wave confining and lasing hasbeen demonstrated in ZnS nanoribbons U3l In recentyears, nanocrystalline ZnS has attracted much attentionbecause properties in nanoforms differ significantlyfrom those of their bulk counterparts. Therefore. Much effort has been devoted to control the size. morphologyand crystallinity of the ZnS nanocrystals with a view to tune their physical properties.In this study, we present a relatively simple and effective procedure for synthesis of l-D ZnS via hydrothermal reaction at 200 0C using a dipyridylzincthiocyanate colloidal solution, cetyl trimethyl ammonium bromide (CTAB) as a surfactant. The influence of surfactant and reaction time on the morphology hasbeen investigated.1 ExperimentHydrothermal reaction of ZnS nanowire with surfactant CTAB All reagents were analytical grade CTAB (0, 0.12,0.24 0r 1.44 mmoI-L~1) and 3 mL of methoxy ethanol solution of dipyridylzinc thiocyanate (0.24 mmol L-')were put into Teflonlined autoclave of 50 mL capacity,and then was filled with double distilled water up to 80% of the total volume. After being sealed, the autoclave was heated t0 200OC and maintained for 2 h. and then cooled to room temperature. The resulting black solid fraction was washed with deionized water and then with absolute ethanol. Finally the products were dried under vacuum at 40 0C.有表面活性剂的硫化锌纳米线的水热反应实验时把所有的试剂析，不同等级的CTAB和3毫升联吡啶硫氰酸甲氧基乙醇溶液放入盛有50毫升的聚四氟乙烯容器内，然后加入蒸馏水直至占总体积的百分之八十。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
表面改性纳米硫化锌的合成及表征徐建中,张春艳,田春明(河北大学化学与环境科学学院,河北保定 071002) 摘 要:用均相沉淀法和原位聚合反应法分别制备了粒度、分散性和表面性质不同的2种纳米硫化锌,并通过XRD ,TEM ,热分析等分析手段对样品进行了表征.结果表明,原位聚合反应制得的PMM 包覆的纳米硫化锌有机-无机复合率相对较高,具有较小的粒径,更好的分散性和稳定性.关键词:ZnS ;纳米微粒;纳米结构;表面活性剂;包覆中图分类号:O 611.4 文献标识码:A 文章编号:1000-1565(2005)02-0214-04硫化锌是一种重要的发光材料和半导体材料,主要应用于电子工业、国防工业、化学化工等诸多领域[1].随着纳米技术的发展,人们在研究其传统应用领域的同时,也积极利用纳米材料的特殊性能开发新的应用领域,如硫化锌用于部分替代有毒的Sb 2O 3作为阻燃消烟协效剂[2].目前已有多种用于不同用途的纳米硫化锌的合成方法[3-6],但是没有很好解决纳米硫化锌由于粒径小、表面能大等因素引起的团聚问题;另一方面硫化锌与高聚物的相容性差,难以均匀分散在高聚物基体中,为此需要对无机粉体表面进行修饰,以解决团聚和相容性问题.本文通过对均匀沉淀法制备纳米硫化锌的方法进行改进,用硫代乙酰胺作为硫源[7],硫酸锌为锌源,并通过少量乙醇向体系内引入表面活性剂OP 抑制纳米颗粒团聚,制备了纳米硫化锌粉体.然后利用改进的原位聚合反应法,把聚甲基丙烯酸在反应过程中包覆在ZnS 纳米粒子上,合成了表面包覆PMM 的纳米硫化锌.反应过程主要分两步:1)含Zn 2+的单体甲基丙烯酸与链转移剂巯基乙酸生成不同链长的聚甲基丙烯酸锌[8,9];2)聚甲基丙烯酸锌与硫化钠反应生成PMM 包覆的硫化锌纳米粉体.并用多种分析手段对样品进行了表征,为纳米硫化锌用做阻燃消烟添加剂的研究提供依据.1 实验部分1.1 原料和试剂硫代乙酰胺(CH 3CSN H 2,TAA )、氨水、硝酸(中国医药公司北京采购供应站),硫酸锌、95%乙醇(天津天大化工厂),甲基丙烯酸(天津华东试剂厂,用常规方法除去阻聚剂,通氮气数分钟),巯基乙酸(天津市科密欧化学试剂开发中心),氮气、过硫酸钾、硫化钠、甲醇、乙酸锌(北京化工厂),均为分析纯;非离子表面活性剂辛烷基苯酚聚乙烯醚(曲拉通-100,OP )(北京化学试剂公司);实验用水为二次蒸馏水.1.2 实验方法1.2.1 均相沉淀法合成OP 修饰的ZnS 纳米粉体 0.5mol/L 的TAA 溶液与0.1mol/L 的ZnSO 4溶液等体积混合[10-11],用1∶3的HNO 3调节pH 值至1～2,再用G 3玻璃漏斗过滤,室温陈化30min ,使晶核充分生长,同时防止二次粒子的形成.将该起始溶液迅速倒入剧烈搅拌着的含有OP 的冷氨水中(V (氨水)∶V (水)= 收稿日期:2004-06-10 基金项目:河北省自然科学基金资助项目(200175) 作者简介:徐建中(1963-),男,河北赵县人,河北大学教授,主要从事阻燃化学及其应用的研究.第25卷 第2期2005年 3月河北大学学报(自然科学版)Journal of Hebei University (Natural Science Edition )Vol.25No.2Mar.20051∶5,OP 先溶于一定量的乙醇中,再注入氨水中),混合完毕,再继续轻微搅拌5min 左右,浑浊一段时间,抽滤分离,并用蒸馏水、乙醇多次洗涤,得到白色的纳米硫化锌粉末.在400℃的马福炉中焙烧1h ,与未烧的样品作对比.不加OP ,同上步骤合成未经表面修饰的ZnS 粉体.1.2.2 原位聚合法合成PMM 包覆的ZnS 纳米粉体 将100mL 水,0.03mol 的乙酸锌和5.5mL 的甲基丙烯酸加到带有冷凝管的250mL 三颈烧瓶中,氮气保护下升温搅拌,当温度升至80℃时,分别向反应瓶中加入0.06g 过硫酸钾和0.03mol 的巯基乙酸(甲基丙烯酸与巯基乙酸的物质的量的比约为200∶1),在80℃条件下反应5h.待温度冷却至50℃,向反应物中滴加(30min 内)40mL 0.8mol/L 的Na 2S 水溶液,滴毕,80℃继续反应30min ,室温下将反应混合物过滤,用甲醇洗涤产物,真空干燥,得到白色的聚甲基丙烯酸包覆的纳米硫化锌粉体.1.3 样品分析用Y -4Q 型X 射线衍射仪(日本)对粉末进行晶体结构及纯度分析,Cu K α射线,λ=0.154178nm ;用J EM-100SX 透射电子显微镜(日本)观察OP 修饰反应分离前溶液中的纳米硫化锌及PMM 包覆的纳米硫化锌的形貌;用WCT-2微机差热天平(北京光学仪器厂)分析热稳定性,空气气氛,Al 2O 3做参比,升温速度为10℃/min.2 结果与讨论2.1 X 射线粉末衍射分析图1a 是OP 表面修饰的硫化锌粉末的X 射线衍射图.从图可知,衍射谱图与标准的PDF 卡中的ZnS 对比,主要衍射峰位置一致,3个衍射峰2θ=28.6°,47.6°,56.4°分别对应于ZnS 立方闪锌矿结构的(111),(220)和(311)面,说明制得的ZnS 粉末物相单一[12].从图还可发现,尽管产品是ZnS 超细粉末,但它们的衍射峰仍相当尖,说明ZnS 的结晶性较好[13].OP 表面活性剂对纳米硫化锌的晶体生长没有影响.图1b 是PMM 包覆的硫化锌粉末的X 射线衍射图.由图可见硫化锌的特征衍射峰不明显,在28.6°处有(111)晶面衍射产生的峰,另2个峰峰形展宽,难以区分.说明原位聚合反应形成硫化锌,但结晶区太小,结晶不完整,有畸变,从而造成峰强太低,峰增宽[13]. 2θ/(°) 2θ/(°)a.OP 修饰的ZnS ;b.PMM 包覆的ZnS图1 不同表面改性的Z nS 的X 射线衍射图谱Fig.1 XR D patterns of Z nS modif ied with different m aterials2.2 透射电镜分析方法1完成后的含有硫化锌纳米粒子的溶液直接滴在活性炭镀膜的铜网上,干燥后在透射电镜上观察.其形貌见图2.可见,乳液法合成的纳米硫化锌粒子呈球形,粒度分布均匀,粒径为13～15nm ,经随机统计平均粒径约为13.5nm.粒子间有一定程度粘结.・512・第2期徐建中等:表面改性纳米硫化锌的合成及表征a.OP 修饰的纳米硫化锌粒子在反应混合液中;b.PMM 包覆的钠米硫化锌粉末图2 硫化锌纳米粒子的透射电镜照片Fig.2 T ransmission electron micrograph of Z nS方法2的产物粉末载在铜网上,在透射电镜上观察,最小颗粒50nm 左右,一般为70～80nm ,形状不规则,一般为250nm 左右的软团聚体,有轻微硬团聚,可见分散度较好.2.3 热分析图3是2种不同表面修饰的硫化锌的热分析曲线.图3a 和图3b 在100℃均开始失重,伴随着吸热,表明有吸附水存在.a.OP 修饰的硫化锌;b.PMM 包覆的硫化锌图3 2种不同表面修饰的硫化锌的热分析曲线Fig.3 TG -DTA curves of Z nS modif ied with OP and PMM图4 不同温度下失重率的比较Fig.4 Comparison of w eight loss rate由图4可见OP 修饰的硫化锌在500～600℃有一个快速失重阶段,失重约10%,同时放出大量的热,是在空气气氛中ZnS 被氧化生成ZnO 造成的[14].而PMM 包覆的硫化锌在300～400℃范围内失重最快,约失重18%,放热过程与之完全对应,300～500℃之间的失重是聚合物分解造成的[15],500℃之后未见硫化锌的氧化放热峰.前者最终失重20%,后者约失重30%,说明OP 修饰硫化锌的OP 附着量很少,PMM 包覆硫化锌的PMM 附着量相对较高,即有机-无机复合率相对较高,从而有可能有效消除硬团聚,增强分散性,这与透射电镜的观测结果一致.・612・河北大学学报(自然科学版)2005年3 结论1)用快速均匀沉淀法,TAA 和硫酸锌为主要原料,OP 做表面活性剂制备了溶液中存在的球形、粒径13～15nm 、粒径分布窄的ZnS 纳米粒子.它分离干燥制成粉体后,属于立方晶型,空气中加热到500～600℃氧化失重.2)以原位聚合反应法,硫化钠和乙酸锌为主要原料,合成了表面包覆PMM 的纳米硫化锌.聚甲基丙烯酸在反应过程中包覆在结晶不完整的硫化锌上,平均粒径为70～80nm.包覆物PMM 的分解温度为300～500℃,被包覆的ZnS 高温难氧化,稳定性好.3)PMM 包覆的纳米硫化锌粉体粒径比较均匀,有较少团聚,分散性比OP 表面修饰的硫化锌好;有机-无机复合率PMM 包覆的硫化锌大于OP 修饰的硫化锌,有利于提高ZnS 与高聚物的相溶性.参 考 文 献:[1]李义和,王本根,傅圣利.掺杂ZnS 半导体纳米微晶材料的研究进展[J ].化学研究与应用,2000,12(1):5-8.[2]郭锡坤,李俊标.软聚氯乙烯的阻燃抑烟研究[J ].中国塑料,1995,9(2):21-24.[3]杨国富,朱琼霞.快速均匀沉淀法制备纳米微粒ZnS[J ].中南工业大学学报,2001,32(3):270-272.[4]MA TI J EV IE E ,WIL HELM Y D M.Colloidal particles of zinc sulphide[J ].J Chem S oc Faraday Trans ,1982,80:563-569.[5]WILL IAMS R ,Y OCOM P N ,STOF KO F S ,et al.Preparation and properties of spherical zinc sulfide particles[J ].J of Colloidand Interface Science ,1985,106(2):388-398.[6]L IAO X H ,ZHU J J ,CHEN H Y.Microwave synthesis of nanocrystalline metal sulfides in formaldehyde[J ].Materials Scienceand Engineering :B ,2001,85(1)6:85-89.[7]徐甲强,刘艳丽,牛新书.纳米ZnS 的合成及其气敏性能研究[J ].功能材料,2002,23(4):425-426.[8]K AL IN INA O ,KUMACHEVA E.A “core-shell ”approach to producing 3D polymer nanocomposites [J ].Macromolecules ,1999,32:4122-4129.[9]K AL IN INA O ,KUMACHEVA E.Polymeric nanocomposite material with a periodic structure [J ].Chem Mater ,2001,13:35-38.[10]郭广生,刘颖荣.单分散ZnS 颗粒制备参数的研究[J ].北京化工大学学报,2000,27(2):56-58.[11]王之建,张海明,张立功,等.ZnS :Mn 纳米荧光粉的制备[J ].发光学报,2002,23(4):364-368.[12]SUN X L ,HON G G Y.Preparing nano-ZnS by solid state reaction at room temperature[J ].Chinese Chemical Letters ,2001,12(2):187-188.[13]翟永清,姚子华,丁士文,等.用改进的液相沉淀法制备ZnS 纳米晶[J ].材料科学与工艺,2003,11(1):97-100.[14]张小波,宋宏伟,于立新,等.退火对ZnS 纳米晶结构相变及发光的影响[J ].发光学报,2004,25(1):67-71.[15]沈新璋,金名惠.甲基丙烯酸对纳米SiO 2表面的原位聚合改性[J ].应用化学,2003,20(10):1003-1005.Preparation and Characterization of SurfaceModif ied Zinc Sulf ide N anoparticlesX U Jian-zhong ,ZH ANG Chun-yan ,TI AN Chun-ming(College of Chemistry and Enviromental Science ,Hebei University ,Baoding 071000,China )Abstract :Nanometer ZnS was prepared by two different methods ,homogeneous precipitation method and in-situ polymerization method.The products ’size ,disperse and surface are different.The ZnS nano-powder was characterized by X -ray diffraction (XRD ),transmission electron microscopy (TEM )and TG -D TA analysis.The results show that the ratio between organic and inorganic of PMM coated ZnS is relatively larger ,and it has smaller particle size ,better dispersion and stability.K ey w ords :ZnS ;nano-particles ;nano-structures ;surfactant ;coated(责任编辑:赵藏赏)・712・第2期徐建中等:表面改性纳米硫化锌的合成及表征。