不同鏈長(zhǎng)黃原酸鉀的合成及其在介孔納米硫化鎘制備中的應(yīng)用.pdf

1、黃原酸鹽由二硫化碳、醇和苛性堿共同作用生成，由于顏色發(fā)黃，俗稱黃藥，是金屬硫化礦浮選最常用的捕收劑。近年來(lái)，隨著納米科技的迅速興起，黃藥作為制備硫化物納米粒子前驅(qū)體的研究再一次引起了人們對(duì)這種傳統(tǒng)浮選捕收劑的關(guān)注。由于黃原酸鹽有良好的熱分解性，并且不同鏈長(zhǎng)烷基黃原酸鹽的溶度積不同，可以被用作制備納米材料前驅(qū)體和模板劑。主要有兩種方法可將黃原酸鹽作為制備金屬硫化物納米粒子前驅(qū)體，一是作為單一前驅(qū)體通過(guò)熱分解來(lái)制備硫化物納米粒子，在這種方法

2、中，黃原酸鹽同時(shí)也是硫化物納米粒子的唯一硫源。二是以金屬黃原酸鹽作為前驅(qū)體而以硫離子為硫源通過(guò)沉淀溶解和轉(zhuǎn)換法來(lái)制備金屬硫化物納米粒子。在這兩種方法中，烷基黃原酸鹽的鏈長(zhǎng)都對(duì)生成的納米粒子有重要影響。然而，由于長(zhǎng)鏈黃原酸鹽在水中的溶解度極低，制備純度高、不同鏈長(zhǎng)的黃原酸鹽仍然是我們必須面對(duì)的挑戰(zhàn)。由于不同鏈長(zhǎng)的烷基黃原酸鹽具有碳鏈鏈長(zhǎng)可調(diào)，用它制備粒度、孔徑、孔容可調(diào)介孔納米材料有很好的優(yōu)勢(shì)。硫化鎘，作為一種極好的光電半導(dǎo)體材料，廣泛應(yīng)

3、用于各種發(fā)光與顯示裝置，如光電伏特電池、紅外視窗、輻射檢測(cè)，其性能又與粒徑、結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系等，因而納米級(jí)介孔硫化鎘的制備和研究備受青睞。本研究的目的是制備不同鏈長(zhǎng)高純度的黃原酸鹽，并用其作為前驅(qū)體，分別采用熱分解和水熱法制備孔徑、孔容、粒徑可調(diào)且分布均勻的介孔硫化鎘納米顆粒和棒狀硫化鎘納米粒子，并對(duì)其光譜性質(zhì)進(jìn)行研究。 本文利用不同鏈長(zhǎng)烷基醇(正丁醇、正辛醇、十二醇、十六醇)，在50℃油浴下，首先與KOH粉末反應(yīng)得到醇鉀，再向置

4、于常溫水浴中的反應(yīng)體系中滴加CS2，得到烷基黃原酸鉀粗品。然后通過(guò)丙酮—石油醚重結(jié)晶法提純粗品，利用紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)其在301 nm處的吸光度，并計(jì)算其純度。經(jīng)過(guò)提純后，烷基黃原酸鉀的純度均超過(guò)92％。最后，向黃原酸鉀溶液中滴加乙酸鎘，得到黃原酸鎘沉淀，過(guò)濾、真空干燥，得到制備納米介孔CdS的前驅(qū)體黃原酸鎘，并對(duì)該前驅(qū)體進(jìn)行TG/DTA分析。 以不同鏈長(zhǎng)黃原酸鎘為前驅(qū)體，氨水作催化劑，100℃油浴中，通過(guò)熱分解法得到CdS

5、納米粒子，并用XRD、TEM、N2吸附/脫附、UV—Vis、熒光光譜等方法進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：利用高純度的不同鏈長(zhǎng)黃原酸鎘作為前驅(qū)體提供硫源和鎘源，熱分解法制備出了孔徑、孔容、粒徑可調(diào)的介孔CdS納米粒子。XRD表征可知，制備得到的硫化鎘為六方相和立方相的混合相。紫外可見(jiàn)光譜、熒光光譜表明，樣品的吸收光譜發(fā)生顯著的藍(lán)移，且CdS粒度隨烷基碳鏈的增長(zhǎng)而減小。并且XRD、TEM、BET得到的CdS粒徑數(shù)據(jù)和吸收光譜的數(shù)據(jù)相互印證。由N2吸

6、附/脫附曲線得到的結(jié)果顯示，隨著黃原酸鹽碳鏈鏈長(zhǎng)的增加，介孔CdS孔徑、孔容在增大。另外，紫外-可見(jiàn)分光光度法對(duì)黃原酸鎘熱分解體系原位測(cè)試結(jié)果表明，烷基黃原酸鎘在氨水中70℃即可分解生成CdS。 以丁基黃原酸鎘為前驅(qū)體，通過(guò)添加不同鏈長(zhǎng)醇為輔助模板劑進(jìn)行調(diào)孔，制備得到納米介孔硫化鎘。加入的輔助模板劑烷基醇的碳鏈越長(zhǎng)，制備得到的硫化鎘的孔徑越大。當(dāng)采用丁基黃原酸鎘為前驅(qū)體，丁醇作為輔助模板劑，兩者的碳鏈鏈長(zhǎng)的長(zhǎng)度相等時(shí)，可以制備得