水热法制备CdSe纳米晶(1)

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水热法制备CdSe纳米晶

李 莉

(淮南师范学院化学生物系,安徽淮南 232001)

摘 要:用合成的Na2SeSO3和Cd(NO3)2・4H2O在水溶液中180℃下反应12h,合成了直径为100nm的CdSe

纳米球,利用X射线粉末衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对其结构进行了表征,并探讨了其生长机理.

关键词:水热法;CdSe;纳米晶

中图分类号:O742+.6 文献标识码:A 文章编号:1673-162X(2006)02-0039-02

硒化镉CdSe作为直接带隙的Ⅱ—Ⅵ族化合物半导体,具有很好的光电导性能,是一种极好的室温核

辐射探测材料.由于CdSe具有漏电流小,不易潮解等许多独特的性质,用它可制作室温下核辐射探测器

和一些基底材料.同时,从禁带宽度的角度来看,CdSe具有较大的禁带宽度(Eg=117eV),也是较好的太

阳能电池材料.另外,CdSe晶体还是一种非线性光学材料,可见CdSe具有较为广阔的应用前景[1].如广泛

应用于各种发光装置、激光与红外探测器件、红外窗口与非线性光学材料、光化学催化剂和光敏传感器等

领域.随着粒子尺寸的减小,由于量子尺寸效应,Ⅱ—Ⅵ族半导体纳米材料呈现出一系列与体相材料截然

不同的特异性质,如光吸收和荧光发射显著增强并发生蓝移,光学三阶非线性响应速度显著提高等,可望

成为制造新一代固态电子、光电子器件的材料.未来的研究趋势是如何控制和合理设计纳米结构组件及由

纳米组分构成的体相材料.因此也引起了众多科学家浓厚的研究兴趣.刘舒曼[2]等以巯基乙酸为稳定剂,

在水溶液中合成了稳定的CdSe纳米颗粒;ChenMinghai[3]等人用Cd盐与Na2SeO3反应,用N2H4・H2O作

溶剂成功制的CdSe纳米棒;YuShuhong[4]等人在乙二胺溶剂中用Se粉和CdC2O4反应,制得了CdSe纳米

晶并研究了它的形貌控制.本文用一种较为简便的方法在水溶液中制得了CdSe纳米晶.

1 实验部分

1.1 药 品 Se粉,亚硫酸钠Na2SO3,硝酸镉Cd(NO3)2・4H2O,乙二胺四乙酸二钠EDTA,氨水NH3・

H2O,所有试剂均为A.R级.

1.2 实 验 (1)制备Na2SeSO3溶液[5].根据Na2SO3+Se=Na2SeSO3,称取12.6gNa2SO3溶于三颈圆

底烧瓶中,回流加热约100℃左右,磁子搅拌,待沸腾后加入3.95gSe粉,回流搅拌加热约1h,待Se粉完全

反应完,得Na2SeSO3浅黄色澄清透明溶液.冷却,定容100mL,置于棕色瓶中,避光保存.(2)CdSe纳米球

的制备.称取1.542gCd(NO3)2・4H2O,加入蒸馏水搅拌至完全溶解,加入约1.86gEDTA,溶液出现浑

浊,滴加氨水至溶液变澄清,并调节溶液pH为9~11.加入10mL新制好的Na2SeSO3,搅拌0.5h后,转入

不锈钢反应釜,放入烘箱中(180℃),12h后取出反应釜,冷却至室温后,将样品取出,离心分离,用蒸馏水

和乙醇反复洗涤,再放入真空干燥箱内干燥(60℃),5~6h后得黑色样品.(3)仪器.RigakuD/maxrA型

X-射线粉末衍射仪XRD(Cu靶,扫描速率为0.06°・s-1,扫描角度为10°~80°).扫描电子显微镜X-

650(scanningelectronmicroanalyzer,SEM).

2 结果与讨论

2.1 CdSe纳米晶的生成和表征 整个反应过程可用下面方程式表示:

Cd2++SeSO2-3+2OH-→CdSe+SO2-4+H2O.

EDTA与Cd2+配位,避免生成大量的CdSeO3沉淀.氨水调节溶液的pH值,在碱性条件下,Se2-容易被

收稿日期:2006-04-06 修回日期:2006-04-21

作者简介:李 莉(1978—),女,安徽淮南人,淮南师范学院化学生物系助教,在读研究生.合肥学院学报(自然科学版)JournalofHefeiUniversity(NaturalSciences) 2006年6月 第16卷第2期 Jun.2006Vol.16No.2 释放出来和Cd2+结合形成CdSe纳米晶,且还可与Cd2+形成Cd(NH3)2+4,减少Cd2+在溶液中的凝聚.

2.2 产物的XRD分析 半导体纳米材料的晶体结构是很重要的,不同的晶体结构决定了不同的物理性

质.本文用X-射线衍射研究了在水溶液中生长得到的CdSe纳米球的物相组成(如图1).图1中所有的

衍射峰均可指认为立方相的CdSe,其晶胞参数为a=6.077!.空间群为-F43m.没有发现其它杂峰.

2.3 产物的SEM分析 产物的SEM图如图2.从图2中可看出形成的CdSe纳米晶的形貌为球形,直径

约为100nm.产物为较规则的CdSe纳米球.

图1 CdSe纳米晶的XRD图图2 CdSe纳米晶的SEM图

3 结 论

本文使用一个较为新颖简单的方法在水溶液中、较低温度下、较短时间内快速成核生长得到直径为

100nm左右的立方相的CdSe纳米球.本实验中用Na2SeSO3作为Se源,避免了以往经常使用的Na2SeO3这

种剧毒物质和乙二胺等一些有机溶剂,方法简便可行,且对人体危害小.表征手段XRD表明了制得的是纯

相的CdSe纳米晶,SEM可观察到制得的CdSe纳米球.

参考文献:

[1] BurgerA,RothM.GrowthofmedmiumelectricalresistivityCdSesinglecrystalsbythetemperaturegradientsolutonzoning

technique[J].JCrysGrowth,1984,67:507.

[2] 刘舒曼,徐征,徐叙,等.CdSe纳米晶的制备及性能表征[J].光电子・激光,2003,14(1):46249.

[3] ChenMinghai,GaoLian.Synthesisandcharacterizationofcadmiumselenidenanorodsviasurfactant2assistedhydrothermal

method[J].JAmCeramSoc,2005,8(6):164321646.

[4] YuShuhong,QianYitai.AnovelsolventothermalsyntheticroutetonanocrystallineCdEandmorphologicalcontrol[J].Chem

Mater,1998,10(1):230922312.

[5] WangXiong,ZhangZude.Template2freesolutionapproachtosynthesizeZnSehollowmicrospheres[J].ApplPhysA,2004,

6(1):1342137.

[责任编校:张永军]

PreparationCdSeNanocrystalsbyHydrothermalMethod

LILi

(DepartmentofChemistryandBiology,HuainanNormalCollege,Huainan,Anhui 232001,China)

Abstract:CdSenanocrystalsaresynthesizedinaqueoussolutionbyusingfreshsodiumselenosulfate(Na2SeSO3)andCd(NO3)2・4H2O.Thesizeofdiameterisabout100nm,whichistestedthroughthe

structurebyX2raypowderdiffraction(XRD)andscanelectronmicroscopy(SEM).Thegrowthmech2

anismisalsodiscussed.

Keywords:hydrothermalmethod;CdSe;nanocrystals04合肥学院学报(自然科学版)第16卷