ad水热法制备纳米ZnS

水热法制备 ZnS纳米粒子

【实验目的】

1.采用水热法以尿素作为矿化剂 ,在较宽温度范围 120～200 ℃下制备出立方闪锌矿结构的ZnS纳米粒子

2.X射线粉末衍射 XRD 确定所制备样品均为纯 ZnS

【实验原理】

⑴水热法

水热法是指在温度不超过100℃和相应压力条件下利用水溶液中物质间的化学反应合成化合物的方法。

在水热条件(相对高的温度和压力)下，水的反应活性提高，其蒸汽压上升、离子积增大，而密度、表面张力及黏度降低。体系的氧化-还原电势发生变化。总之，物质在水热条件下的热力学性质均不同于常态，为合成某些特定化合物提供了可能。

水热合成方法的主要特点有：

①水热条件下，由于反应物和溶剂活性的提高，有利于某些特殊中间态及特殊物相的形成，因此可能合成具有某些特殊结构的新化合物；

②水热条件下有利于某些晶体的生长，或得纯度高、取向规则、形态完美、非平衡态

缺陷尽可能少的晶体材料；

③产物力度较易于控制，分布集中，采用适当措施尽可能减少团聚；

④通过改变水热反应条件，可能形成具有不同晶体结构和晶体形态的的产物，有利于低价、中间价态与特殊价态化合物的生成。

⑵水热法制备纳米ZnS的反应条件的选择

水热反应的条件，如反应物浓度、温度、反应介质的pH、反应时间等对反应产物的物相、形状、粒子尺寸及其分布和产率均有重要影响。

水热反应制备纳米晶体ZnS的反应机理

Zn(CH3COO)2∙2H2O+Na2S=ZnS+2CH3COONa+2H2O

反应介质的酸度：当反应介质的酸度较高时，Zn(CH3COO)2∙2H2O会水解，形成CH3COOH。因此，必须在碱性条件下进行，以氨水调节酸度9-10，抑制水解。在水热条件下，晶化，形成大量ZnS纳米微晶。

【实验仪器】

⑴试剂及仪器

乙酸锌Zn(CH3COO)2∙2H2O (A.R) 硫化钠Na2S∙9H2O (A.R) 尿素CO(NH2)2(A.R) 氨水（A.R）试剂均为市售样品 ,水为二次蒸馏水

50mL不锈钢压力釜(具有聚四氟乙烯衬里)，管式电炉套及温控装置，电动搅拌器，恒温箱，pH计

【实验步骤】

将3 mmol 的 Zn CH COO ∙2H O 溶于蒸馏水中 ,在磁力搅拌器搅拌的同时 ,向溶液中逐滴滴入氨水 1 mL/ min ,直至溶液的pH值为9～10 时为止

反应釜内：将上述溶液移入容积为 50 mL 带聚四氟乙烯内衬的自制反应釜中 填充比为 60 % ,再向反应釜中加入 4. 5 mmol 的 Na S∙9H O 和 21 mmol 的 CO (NH2)2将密封的反应釜放入干燥箱中 ,在一定的温度下保温 24 h.

反应产物的后处理：反应结束后 ,自然冷却至室温 ,用蒸馏水对产物进行多次洗涤,然后在80℃下干燥4 h.

反应产物的表征

图一

【结果讨论】

图一峰型较好，峰尖锐，可能是制备的产物的结晶度较高，除水效果较好。

【参考文献】

[1].程虎民,马季铭,赵振国等，高等学校化学学报.1996,17(6):833～837

[2].冯守华,徐如人.水热无机合成.见唐有祺主编，当代化学前沿1997

[3]. 闵嘉华 ,桑文斌 ,史伟民 ,等. ZnS纳米微粒的形貌结构对其光学特性的影响[J].光

学学报 ,2003 ,23 （3 ）:257