一種室溫固相反應制備CdS納米粒子的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于納米材料技術領域，具體涉及一種室溫固相反應制備CdS納米粒子的 方法。
【背景技術】
[0002] 由于CdS納米微粒在光、電、磁、催化等方面有巨大的應用潛能（如發光二極管、太 陽能電池、傳感器、光催化等領域），因而引起了人們的高度重視，各種CdS納米粒子的制備 方法相繼被報道。制備出可控、高密度且粒度均勻的納米材料是制備合成工藝研究的目標。 近十年來，人們已經使用了許多方法來制備納米硫化鎘，主要有沉淀法、溶膠一凝膠法、微 乳液法、模板合成法等，以氣、液相中進行居多。室溫固相化學反應是納米粒子制備的一種 價廉而又簡易的全新方法，俞建群等提出用〇(1(011) 2與Na2S? 9H20 -步室溫固相化學反應 直接制備出粒徑30nm左右的CdS粒子；同類研究的硫源也均直接使用離子態硫化合物，穩 定劑多為巰基乙醇、巰基醋酸、巰基苯酚等巰基類修飾劑，這些物質化學性質不穩定，易于 氧化，申請人在此基礎上，提出用有機物硫脲作硫源，牛血清白蛋白為穩定劑，室溫固相反 應直接制備出粒徑可控較為均勻的粒徑4~5nm左右CdS納米粒子，量子效率顯著，有著很 高的光催化活性，且制備簡單、溫度緩和、易控制、清潔生產、產量高，有望大規模生產。
[0003] CdS納米粒子的光催化活性已得到廣泛研究，以期應用于如染料廢水等的處理。染 料廢水是難降解的工業廢水之一，因酸性和堿性條件下的偶氮和醒式結構是染料化合物的 主體結構，所以降解甲基橙在染料工業廢水的降解研究中有一定的代表性。甲基橙光催化 降解效率低一直是人們研究的方向，以往大量的實驗都是在紫外燈的照射下進行，與實際 應用不相符（太陽光中只有5%為紫外光，光催化劑必須為可見光響應型），雖然有人研究 過可見光光降解實驗，4h催化效果在80%以上，可見結果并不令人滿意。本申請制備的CdS 納米粒子作光催化劑，通過對甲基橙降解各種因素的探討，找到了甲基橙的最佳光催化效 果，進行太陽光催化降解實驗，取得了良好效果。

【發明內容】

[0004] 本發明的目的在于提供一種可控性強的理想CdS納米粒子制備的新方法新工藝。
[0005] 本發明具體通過以下技術方案實現：
[0006] -種室溫固相反應制備CdS納米粒子的方法，按質量比1:1. 6:6分別稱取 CdS04 ? 8H20、硫脲、NaOH，將CdS04 ? 8H20和硫脲先分別研磨細再與NaOH混合研磨，添加牛 血清白蛋白繼續研磨30min得細亮淺黃色稠狀物，用蒸餾水和無水乙醇交替洗滌過濾，自 然干燥得淺黃色粉末即為CdS納米粒子。
[0007] 本發明所述的CdS納米粒子為球形，分散均勻，粒徑分布窄，平均直徑為4~5nm。
[0008] 本發明所述的CdS納米粒子保存于隊中備用。
[0009] 本發明反應物CdS04 ? 8H20、硫脲、NaOH配比為1:1. 6:6,相比常規1:1:4制備的粒 子，純度較高，這時硫脲提供的S粒子既滿足與Cd粒子充分反應，又有適當余量作生成的 CdS納米粒子修飾劑，防止粒子的聚集；而NaOH研磨起始時過量，主要是反應需在堿性條件 下硫脲才能水解產生S離子，從而啟動與Cd離子生成CdS的反應；采用先將CdS04 *81120和 硫脲混合再和NaOH混合的方式，所得粒子較均勻，粒徑小；使用牛血清白蛋白作穩定劑，因 高分子又對溶膠有保護作用使顆粒分散，穩定，不易聚集，得到CdS納米粒子的粒徑分布較 窄。
[0010] 本發明還提供了所述CdS納米粒子在制備凈水、凈化以及殺菌組合物中的應用。
[0011] 本發明所述的CdS納米粒子催化劑用于降解甲基橙的用途，50mL濃度為20mg/L甲 基橙的降解條件是：pH值為1的CdS納米粒子0. 2g。
[0012] 本發明的有益效果為：本發明方法反應條件溫和，操作簡便易行，反應物易得，產 率高而污染少，因而生產綠色節能，對粒子可調控性強，因而應用性強；所得納米粒子純度 較高、粒徑小、粒度均勻、分散性好、定向程度較高、晶型晶格理想。
【附圖說明】
[0013] 圖1是不同條件下合成的CdS納米粒子的XRD圖；（a)是固相合成未加牛血清白 蛋白的CdS; (b)是固相合成加牛血清白蛋白0.5g的CdS; (c)是固相合成加牛血清白蛋白 0? 25g的CdS;
[0014] 圖2是固相合成加牛血清白蛋白0. 5g-起研磨的CdS的TEM;
[0015] 圖3是固相合成加牛血清白蛋白的CdS原子力圖。
【具體實施方式】
[0016] 下面結合實施例對本發明做進一步的說明，以下所述，僅是對本發明的較佳實施 例而已，并非對本發明做其他形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示 的技術內容加以變更為同等變化的等效實施例。凡是未脫離本發明方案內容，依據本發明 的技術實質對以下實施例所做的任何簡單修改或等同變化，均落在本發明的保護范圍內。 [0017] 試劑和儀器：
[0018]CdS04 *81120(分析純，中國亭新化工試劑廠）、硫脲（AR，宜興市第二化學試劑廠）、 NaOH(AR，天津市北方天化學試劑廠）、牛血清白蛋白（生化試劑，上海新興醫藥保健品科技 開發中心化工試劑部，進口分裝。）、無水乙醇（AR)、甲基橙（AR)。
[0019] 粉末一X射線衍射儀（XRD)用BrukerD8-ADVANCEX射線衍射儀（CuKa，入= 0. 154178nm)測定；將樣品用乙醇分散，在銅網上制樣，干燥后用HITACHIH600(工作電壓： 75kV)透射電子顯微鏡（TEM)進行形貌結構分析；原子力顯微儀；800型離心機（常州國體 電器有限公司）；鼓泡器（市售）；RQ- 50型超聲波清洗器（昆山市超聲儀器有限公司）； 722S分光光度計
[0020] 實施例lCdS納米粒子的制備
[0021] 稱取3. 84g的CdS04 ? 8H20和1. 2g硫脲、2. 4gNaOH，在瑪瑙研缽中研磨5min，加牛 血清白蛋白〇. 5g繼續研磨30min得細亮淺黃色稠狀物。用蒸餾水和無水乙醇交替洗滌過 濾3次，自然干燥得淺黃色粉末，保存于N2中。
[0022] 實施例2催化劑的表征
[0023] 實施例1室溫固相反應制備所得產物CdS為淺黃色粉體，這一結果與CdS納米粒 子的量子尺寸效應的直觀表現，即其顏色由體材料的黃色變為納米微粒的淺黃色相一致。
[0024] 圖1是不同條件下產物的XRD圖。通過與標準TOF卡對照，（a)、（b)、（c)圖中2 0 為26. 6°、44. 0°、52. 2°左右的三個較強的峰，分別對應于立方相CdS的（111)、（220)和 (311)晶面。由此可知，室溫固相研磨所得CdS粒子為立方相晶型。XRD圖還表明反應物衍 射峰完全消失，由此說明產物經洗滌除去可溶性反應物后，得到較純的CdS，利用Scherrer 公式從（111)衍射峰計算出（b)的CdS平均粒徑為4. 7nm。
[0025] (b)固相合成加牛血清白蛋白0.5g的CdS的TEM如圖2所示，根據統計，其平均直 徑為4~5nm，與Scherrer公式計算值4. 7nm-致，從TEM圖中可以看出，粒子為球形，無明 顯的團聚現象，分散較均勻，粒徑分布較窄。
[0026] 圖3為固相合成加牛血清白蛋白的CdS原子力圖。從圖中可以看出，產物為較均 勻的類球形粒子。
[0027] 實施例2CdS納米粒子的光催化活性試驗
[0028] 稱取一定量實施例1所得納米粒子，加入50mL濃度為20mg/L的甲基橙溶液，先使 反應液與催化劑在暗處超聲攪拌吸附15min，使催化劑達到吸附平衡后，通過鼓泡器不斷通 入空氣，太陽光光照反應時間60min。每隔5min取樣一次，然后4500r/min離心分離除去