一种硫化锌/二乙烯三胺杂化及硫化锌超薄纳米带及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带，其中硫化锌与二乙烯三胺的比率为1∶0.3‑0.8，所述硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带，其厚度小于5nm、长度5‑10μm、宽度17‑19nm，并且所述硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带为有机无机杂化纳米材料；该硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带的制备方法，以所获得的硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带为原料制备出的硫化锌超薄纳米带；并且还提供了制备所述硫化锌超薄纳米带的方法。本发明专利技术所获得硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带和硫化锌超薄纳米带由于具有结构超大的比表面积，进一步增大了活性位点的占比，有利于进一步提高其反应活性。

A zinc sulfide / two ethylene three amine hybrid and ZnS ultrathin nanobelts and preparation method thereof

The invention discloses a zinc sulfide / two ethylene amine three hybrid ultrathin nanobelts, the ratio of zinc sulfide and two ethylene amine three was 1: 0.3 0.8, the zinc sulfide / two ethylene amine three hybrid ultrathin nanobelts, whose thickness is less than 5nm, length 10 m, width 5 17 19nm, and the zinc sulfide / two ethylene amine three hybrid ultrathin nanobelts for organic-inorganic hybrid nano materials; the zinc sulfide / two ethylene amine three hybrid ultrathin nanobelts prepared by zinc sulfide / obtained two ethylene three amine hybrid ultrathin nanobelts for ZnS nanocrystalline prepared raw materials the belt; and also provides a method for the preparation of the nano zinc sulfide thin belt. The obtained zinc sulfide / two ethylene three amine hybrid ultrathin nanobelts and ZnS ultrathin nanobelts have the advantages of large structure specific surface area, further increasing the proportion of active sites, and further improving their reactivity.

【技术实现步骤摘要】
一种硫化锌/二乙烯三胺杂化及硫化锌超薄纳米带及其制备方法
本专利技术属于纳米材料的制备的
，特别涉及一种硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带及硫化锌超薄纳米带，以及它们的制备方法。
技术介绍
金属硫化物/胺杂化纳米材料因其独特的性质及多样的纳米结构一经发现便引起人们广泛的关注。金属硫化物/胺杂化纳米材料中胺分子的插入不仅可以调节纳米材料性能，而且可以指导其晶体生长过程，迄今为止大量的金属硫化物/胺杂化纳米材料已经被合成出来并引起了进一步广泛的应用。基于金属硫化物/胺杂化纳米材料独特的性质以及多样的纳米结构，金属硫化物/胺杂化纳米材料可以作为良好的前驱体来进一步制备相应功能性纳米材料及器件，如经退火处理可以得到纯金属硫化物纳米材料，离子交换可以得到多元杂化纳米材料，以进一步提高其性能、拓宽其应用前景，因此金属硫化物/胺杂化纳米材料具有广泛的研究价值与应用潜力。对于硫化锌/胺杂化纳米材料，科研人员进行了大量的研究，当合成的硫化锌/胺杂化有不同尺寸的纳米片、纳米线、纳米带，而对于纳米带来讲，现有的硫化锌/胺杂化纳米带合成方法为溶剂热合成，其合成得到的硫化锌/胺杂化纳米带厚度大于20nm，宽度在100nm以上，无法实现超薄纳米带的制备。而超薄的纳米带结构超大的比表面积，进一步增大了活性位点的占比，有利于进一步提高其反应活性，有望进一步应用于光催化、电催化、电池、放光二极管、传感器等领域，具有广泛的应用前景与应用价值。此外，我们采用的合成方法，操作简单、成本低廉、产物均匀，克服了传统溶剂热反应设备昂贵、条件苛刻、产率低，反应体系热传导与散布、传质差等难于放大，不适合用于工业大规模生产的缺憾，易于进一步工业化生产，因此具有广泛的市场前景与应用价值。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：采用操作简便、成本低廉、产物形貌规整的方法制取硫化锌/二乙烯三胺超薄纳米带及相应纯硫化锌超薄纳米带。为此，本专利技术提供如下方面：<1>.一种硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带，其中硫化锌与二乙烯三胺的比率为1∶0.3-0.8，所述硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带的厚度小于5nm、长度5-10μm、宽度17-19nm，并且所述硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带为有机无机杂化纳米材料。<2>.根据<1>所述的硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带，其整体呈三明治结构特征，即，平行排列的二维单分子层无机硫化锌间靠二乙烯三胺紧密连接在一起，整体呈现斜方晶系结构。<3>.根据<1>或<2>所述的硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带，其中所述硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带是硫化锌(二乙烯三胺)0.5超薄杂化纳米带。<4>.一种用于制备<1>-<3>中任一项所述的硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带的方法，所述方法包括以下步骤：步骤S1：将一定的硝酸锌盐和干燥的二乙烯三胺装入容器中；步骤S2：强力搅拌和超声溶解交替进行直至所述硝酸锌盐溶解；步骤S3：向混合物中加入等摩尔量硫脲并搅拌，超声至溶解；步骤S4：将所得分散液转移到容器中并在该容器中连上空气冷凝管；步骤S5：在180-220℃温度加热反应3-5h后停止反应，然后冷却至室温；步骤S6：过滤并用去离子水清洗；以及步骤S7：在-50到-80℃温度下冷冻干燥便可获得所述的硫化锌(二乙烯三胺)超薄杂化纳米带。<5>.根据<4>所述硫化锌/二乙烯三胺杂化及硫化锌超薄纳米带的制备方法，其中在步骤S1中，所使用的硝酸锌盐是六水合硝酸锌且含量1-3mmol。<6>.根据权利要求<4>所述硫化锌/二乙烯三胺杂化及硫化锌超薄纳米带的制备方法，其中，步骤S1中的二乙烯三胺含量60-100ml。<7>.根据<6>所述硫化锌/二乙烯三胺杂化及硫化锌超薄纳米带的制备方法，其特征在于，步骤S3中硫脲添加的摩尔量与六水合硝酸锌分布为1-3mmol。<8>.一种硫化锌超薄纳米带，其中所述硫化锌超薄纳米带的厚度小于2-3.2nm、长度5-10μm、宽度17-19nm，并且所述硫化锌超薄纳米带为纯的硫化锌纳米材料，且结构特征保持与所述硫化锌/二乙烯三胺超薄杂化纳米带的结构特征一致。<9>.一种用于制备硫化锌超薄纳米带的方法，包括以下步骤：步骤S1：将硝酸锌盐和干燥的二乙烯三胺装入容器中；步骤S2：强力搅拌与超声溶解交替进行直至所述硝酸锌盐溶解；步骤S3：向混合物中加入等摩尔量硫脲并搅拌，超声至溶解；步骤S4：将所得分散液转移至容器中并在该容器中连接上空气冷凝管；步骤S5：在180-220℃温度加热反应3-5h后停止反应，然后冷却至室温；步骤S6：过滤并用去离子水清洗；步骤S7：在-50到-80℃温度下冷冻干燥，获得硫化锌(二乙烯三胺)超薄杂化纳米带；以及步骤S8：将所述硫化锌(二乙烯三胺)超薄杂化纳米带在惰性环境下，在350-450℃煅烧2-3h便可得到相应硫化锌超薄纳米带。<10>.根据<9>所述的制备硫化锌超薄纳米带的方法，其中，在步骤S1中所使用的硝酸锌盐是六水合硝酸锌且含量1-3mmol，步骤S1中的二乙烯三胺含量60-100ml，并且在步骤S3中硫脲添加的摩尔量与六水合硝酸锌分别为1-3mmol。附图说明图1为本专利技术的硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带的扫描电子显微镜照片；图2为本专利技术的硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带的透射电子显微镜照片；图3为本专利技术的硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带的原子力电子显微镜照片；图4为本专利技术的硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带的粉末X射线图片；图5为本专利技术的硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带的热重图片；图6为本专利技术的硫化锌超薄纳米带的透射电子显微镜照片；图7为本专利技术的硫化锌超薄纳米带的粉末X射线图片；图8为本专利技术的硫化锌超薄纳米带的原子力电子显微镜照片。具体实施方式本专利技术的第一个方面是提供一种硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带，其中硫化锌与二乙烯三胺的比率为1∶0.3-0.8，优选1∶0.3-0.5、更优选1∶0.3-0.4，所述硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带，其厚度小于5nm，在硫化锌/二乙烯三胺杂化纳米带领域，属首次合成。具体地，长度5-10μm、厚度3-4.5nm(平均4nm)、宽度17-19nm(平均18nm)，硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带为有机无机杂化纳米材料，整体呈三明治结构特征，即，平行排列的二维单分子层无机硫化锌间靠二乙烯三胺紧密连接在一起，整体呈现斜方晶系结构。在本专利技术中所述的硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带中的“带”是指这样的一种结构：长形条状物，即，长宽明显不同，长度明显或远大于宽度。在本专利技术中所述的硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带中的“超薄”是对厚度而言，此处为厚度小于5nm，比如厚度3-4.5nm，远低于已知文献报道的厚度在20nm以上的纳米带。在本专利技术中所述的硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带中的硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带宽度为17-19nm(平均18nm)，远低于已知文献报道的宽度在100nm以上的纳米带，该纳米带属于首次合成出的。为实现前本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带，其中硫化锌与二乙烯三胺的比率为1∶0.3‑0.8，所述硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带的厚度小于5nm、长度5‑10μm、宽度17‑19nm，并且所述硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带为有机无机杂化纳米材料。

【技术特征摘要】
1.一种硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带，其中硫化锌与二乙烯三胺的比率为1∶0.3-0.8，所述硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带的厚度小于5nm、长度5-10μm、宽度17-19nm，并且所述硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带为有机无机杂化纳米材料。2.根据权利要求1所述的硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带，其整体呈三明治结构特征，即，平行排列的二维单分子层无机硫化锌间靠二乙烯三胺紧密连接在一起，整体呈现斜方晶系结构。3.根据权利要求1或2所述的硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带，其中所述硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带是硫化锌(二乙烯三胺)0.5超薄杂化纳米带。4.一种用于制备权利要求1-3中任一项所述的硫化锌/二乙烯三胺杂化超薄纳米带的方法，所述方法包括以下步骤：步骤S1：将一定的硝酸锌盐和干燥的二乙烯三胺装入容器中；步骤S2：强力搅拌和超声溶解交替进行直至所述硝酸锌盐溶解；步骤S3：向混合物中加入等摩尔量硫脲并搅拌，超声至溶解；步骤S4：将所得分散液转移到容器中并在该容器中连上空气冷凝管；步骤S5：在180-220℃温度加热反应3-5h后停止反应，然后冷却至室温；步骤S6：过滤并用去离子水清洗；以及步骤S7：在-50到-80℃温度下冷冻干燥便可获得所述的硫化锌(二乙烯三胺)超薄杂化纳米带。5.根据权利要求4所述硫化锌/二乙烯三胺杂化及硫化锌超薄纳米带的制备方法，其中在步骤S1中，所使用的硝酸锌盐是六水合硝酸锌且含量1-3mmol。6.根据权利要求4所述硫化锌/二乙烯三胺杂化...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞书宏，姚宏斌，马涛，苏廷玉，张天文，周飞，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34