制备金属硫化物纳米粒子与介孔薄膜复合材料的方法

摘要

本发明提供了一种以有机/无机杂化介孔薄膜为基体，通过浸渍法组装金属离子制备金属硫化物纳米粒子与介孔薄膜复合材料的方法。与现有技术的差异在于：通过共缩聚法一步制备出在介孔孔道内表面均匀分布巯基的有机/无机杂化薄膜，以此组装金属离子，并通过焙烧一步得到金属硫化物纳米粒子与介孔薄膜的复合材料。杂化薄膜内掺量可控的巯基不仅可以通过配位作用分散和锚固金属离子，解决制备金属硫化物纳米粒子在介孔管口的堵塞问题，还可以作为潜在的硫源，使得制备硫化物只需引入金属元素。该工艺过程简单、耗时短，可以通过介孔材料的孔径有效地控制纳米粒子的尺寸及其分布，制得的金属硫化物纳米粒子与介孔薄膜复合体具有优异的光学和电学特性。

主权项

1.一种制备金属硫化物纳米粒子与介孔薄膜复合材料的方法，其特征在于，为有机/无机杂化介孔薄膜组装金属离子制备方法，制备分两步进行：第1步，制备有机/无机杂化薄膜，制备方法是：1)、将正硅酸乙酯、无水乙醇、蒸馏水和稀盐酸或稀硝酸按比例混合，搅拌均匀，其中正硅酸乙酯与无水乙醇的摩尔比为1∶3-4，混合物的pH值为2±0.5；在60-90℃回流60-120分钟；冷却至室温后补充加入水和与上述酸相同的浓度为0.05-0.15mol·L-1的稀酸、然后加入表面活性剂烷基聚氧乙烯醚或十六烷基三甲基溴化铵的乙醇溶液，最后加入巯丙基三甲氧基硅烷，最终反应物的摩尔比例为Si∶无水乙醇∶H2O∶H+∶表面活性剂＝1∶22∶5∶0.004∶0.05～0.096，其Si源包括正硅酸乙酯和巯丙基三甲氧基硅烷，Si源中巯丙基三甲氧基硅烷的摩尔分数为0.05-0.15，得反应混合物；2)、将步骤1)得到的反应混合物于10-30℃室温下搅拌陈化3天，得到溶胶；3)、采用浸涂法或旋涂法在清洁的载玻片或硅片基片上涂步骤2)得到溶胶，在温度为25±1℃，相对湿度20％-70％的条件下成薄膜，所得薄膜用乙醇或异丙醇萃取除去表面活性剂并反复洗涤后空气中自然干燥，即得到有机/无机杂化薄膜；第2步，制备金属硫化物纳米粒子与介孔薄膜复合材料，采用浸渍吸附的方法在第1步制备的有机/无机杂化介孔薄膜的孔道中引入Pb2+、Cd2+、Ag+、Zn2+或Hg+金属离子，在N2气氛的保护下焙烧，使金属离子在孔道内与杂化介孔薄膜孔道中的巯基反应生成金属硫化物纳米粒子，即制得金属硫化物纳米粒子与介孔薄膜复合材料。