水热法制备CdSe纳米晶(1)

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Na 2SeS O 3和Cd (NO 3)2・4H 2O 在水溶液中180℃下反应12h,合成了直径为100n m 的CdSe 纳米球,利用X 射线粉末衍射(XRD )和扫描电子显微镜(SE M )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 =117e V ),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;Chen M inghai [3]等人用Cd 盐与Na 2Se O 3反应,用N 2H 4・H 2O 作

溶剂成功制的CdSe 纳米棒;Yu Shuhong [4]

等人在乙二胺溶剂中用Se 粉和CdC 2O 4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Na 2S O 3,硝酸镉Cd (NO 3)2・4H 2O ,乙二胺四乙酸二钠E DT A,氨水NH 3・H 2O,所有试剂均为A.R 级.

1.2　实　验　(1)制备Na 2SeS O 3溶液[5].根据Na 2S O 3+Se =Na 2SeS O 3,称取1

2.6g Na 2S O 3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

3.95g Se 粉,回流搅拌加热约1h,待Se 粉完全反应完,得Na 2SeS O 3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1.542g Cd (NO 3)2・4H 2O ,加入蒸馏水搅拌至完全溶解,加入约1.86g EDT A,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Na 2SeS O 3,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.R igaku D /max r A 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(scanning electr on m icr oanalyzer,SE M ).

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:

Cd

2++SeS O 2-3+2OH -→CdSe +S O 2-4+H 2O. E DT A 与Cd 2+配位,避免生成大量的CdSe O 3沉淀.氨水调节溶液的pH 值,在碱性条件下,Se 2-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)

Journal of Hefei University (Natural Sciences )　2006年6月　第16卷第2期 Jun .2006Vol .16No .2　

释放出来和Cd 2+结合形成CdSe 纳米晶,且还可与Cd 2+形成Cd (NH 3)2+4,减少Cd 2+在溶液中的凝聚.

2.2　产物的XR D 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SE M 分析　产物的SE M 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100n m.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SE M 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Na 2SeS O 3作为Se 源,避免了以往经常使用的Na 2Se O 3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,SE M 可观察到制得的CdSe 纳米球.

参考文献:

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[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]　Chen M inghai,Gao L ian .Synthesis and characterizati on of cad m iu m selenide nanor ods via surfactant 2assisted hydr other mal

method[J ].J Am Cera m S oc,2005,8(6):164321646.

[4]　Yu Shuhong,Q ian Yitai .A novel s olvent other mal synthetic r oute t o nanocrystalline CdE and mor phol ogical contr ol[J ].Chem

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[5]　W ang Xi ong,Zhang Zude .Temp late 2free s oluti on app r oach t o synthesize ZnSe holl ow m icr os pheres[J ].App l Phys A ,2004,

6(1):1342137.

[责任编校:张永军]

Prepara ti on CdSe Nanocryst a ls by Hydrother ma lM ethod

L IL i

(Depart m ent of Che m istry and B i ol ogy,Huainan Nor mal College,Huainan,Anhui 232001,China )

Abstract:CdSe nanocrystals are synthesized in aqueous s oluti on by using fresh s odium selenosulfate (Na 2SeS O 3)and Cd (NO 3)2・4H 2O.The size of dia meter is about 100n m ,which is tested thr ough the structure by X 2ray powder diffracti on (XRD )and scan electr on m icr oscopy (SE M ).The gr owth mech 2anis m is als o discussed .

Key words:hydr other mal method;CdSe;nanocrystals 04合肥学院学报(自然科学版)第16卷