本发明专利技术公开了一种骰子状ＰｂＳ单晶的合成方法，特征是采用水和二乙烯三胺按体积比１∶１－３混合作为溶剂，将硫代乙酰胺和相同摩尔数的硝酸铅或醋酸铅加入到上述溶剂中，使得硫代乙酰胺和铅盐在反应体系中的浓度为０．０１－１Ｍ，搅拌均匀后密封于耐压容器中在１２０－１８０℃保温６－１２ｈ，将产物过滤清洗，烘干后即得到棱长２００－１０００ｎｍ的面心立方的骰子状单晶ＰｂＳ，每个面心部分都有一个凹坑，骰子状ＰｂＳ单晶的六个表面是六个等价的｛１００｝晶面。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于晶体生长
，具体涉及。 背景4支术半导体PbS的单晶可以采用水热和溶剂热的方法合成。到目前为止，虽然通过采用硫 粉、硫化物、硫代硫酸钠或硫脲做硫源，多种形貌的PbS单晶已经合成出来，如美国《化 学材料》杂志报道的球形(Chem. Mater.， 1999年，第11巻，第3365页)、美国《晶体生 长与设计》杂志报道的星形(Cryst. Growth & Design, 2004年，第4巻，第351页)、美 国《薄膜》杂志报道的纳米棒(Langmuir, 2000年，第16巻，第389页)、英国《材料化 学杂志》报道的纳米线(J. Mater. Chem., 2002年，第12巻，第403页)、荷兰《晶体生 长杂志》报道的纳米片(J.Cryst. Growth, 2003年，第249巻，第195页)、美国《晶体生 长与设计》杂志报道的分级结构(Crys. Growth & Design, 2004年，第4巻，第351页) 等，但至今未见有关骰子状的PbS被合成出来的报道。
技术实现思路
本专利技术提出，以填补这方面研究的空白。本专利技术的骰子状PbS单晶的合成方法，其特征在于采用水和二乙烯三胺按体积比1: 1-3混合作为溶剂，将硫代乙酰胺和相同摩尔数的硝酸铅或醋酸铅加入到上述溶剂中，使 得硫代乙酰胺和铅盐在反应体系中的浓度为0.01-1 M,搅拌均匀后密封于耐压容器中在 120-180 。C保温6-12h,将产物过滤清洗，烘干后即得到骰子状的单晶PbS。本专利技术的由上述方法制备的骰子状PbS单晶，特征在于其为棱长200-1000 nm的面心 立方结构的PbS单晶，每个面心部分都有一个凹坑，可以形象地称这种结构为"骰子"状； 该面心立方结构的骰子状PbS骰子单晶的六个表面是六个等价的{100}晶面。在本专利技术骰子状PbS的合成过程中，二乙烯三胺既做溶剂，又是模板剂和配位剂，同 时，它的相对含量又严重影响到溶液的粘度，而粘度又影响到反应速度的快慢，反应速度 决定了最终的产物形貌。当水和二乙烯三胺的体积比低于1:3时，溶液粘度高，反应速度 慢；当水和二乙烯三胺的体积比高于1:1时，溶液粘度低，反应速度快。这两种情况都不 利于骰子状PbS的生成。反应温度也对产物的形貌和质量有很大影响，当反应温度低于120 。C时，反应速度慢且反应不充分；当反应温度高于180 'C时，硫代乙酰胺的分解速度快， 难以得到骰子状的单晶PbS。同样，反应时间应控制在6 h以上，否则反应不完全。^i代 乙酰胺和铅盐的浓度不宜在0.01 M以下，否则PbS的产量太低；浓度高于1M时，硝酸 铅或醋酸铅将很难完全溶解，因此溶液也无法混合均匀，不利于得到形貌均一的产物。文献报道的现有合成PbS的硫源为硫粉、硫化物、硫代硫酸钠或硫脲，但未见其能将 骰子状的PbS合成出来；而本专利技术则采用硫代乙酰胺做硫源，以水和二乙烯三胺的混合溶 液做溶剂，在低温下进行水热合成反应，从而可以得到骰子状的单晶PbS。附图说明图1是实施例1中在180 。C合成样品的X射线衍射(XRD)花样。 图2是实施例1中在180 。C合成样品的扫描电镜(SEM)照片。 图3是实施例1中在180 。C合成样品的能谘(EDS)图。 图4是实施例1中在180 'C合成样品的透射电镜(TEM)照片 图5是实施例1中在180 。C合成样品的电子衍射(ED)花样。 图6是实施例2中在150 。C合成样品的扫描电镜(SEM )照片。 图7是实施例3中在120 。C合成样品的扫描电镜(SEM)照片。 实施例1: 180 'C合成骰子状的单晶PbS取6 mL水和12 mL 二乙烯三胺加入到容积为25 mL的水热釜中，搅拌均匀后加入1 mmol Pb(CH3COO)2 3H20和1 mmol H3CCSNH2 (摩尔浓度为0.055 M )，搅拌均匀后密封水热釜并将其置于180 。C的烘箱中保温6h，冷却到室温后打开水热釜，发现釜内有大 量黑色产物，将产物过滤后分别用去离子水和无水乙醇反复清洗几次，最后将样品置于60 'C的烘箱中烘干。上述制备得到样品的XRD花样如图1所示，图中所有衍射峰都可以指标化为面心立 方的PbS (见JCPDS卡片号5-592 ),说明本实施例中制备得到的PbS样品很纯净。图2给出了本实施例制备得到样品的SEM照片，可以看到该样品是很多棱长为 300-600 nm的立方块，这些立方块的每个面心部分都有一个凹坑，可以形象地称这种结构 为"骰子"状。图3给出的本实施例中制备得到的PbS样品的EDS图谱，也证实了该样品中Pb和S 的存在，其原子比为1:1.07,这和PbS的化学计量比非常吻合(7%的误差在仪器测试精度 范围内)。在样品中除了 C和Cu (来自碳膜和铜网)夕卜，没有检测到其它元素，这也证明 该样品的纯度很高。本实施例制备得到样品的TEM照片如图4所示，从图中可以清楚地看到该PbS骰子 各部位的明暗对比情况，从而进一步证实了面心部分存在凹坑。图5是单个PbS骰子的ED花样，图中所有的衍射斑点，都可以标定为面心立方的PbS, 而且晶向是垂直于骰子的上表面的。从晶体对称学角度可以断定，该PbS骰子的六个 表面，正是六个等价的{100}晶面。实施例2: 150 'C合成骰子状的单晶PbS取4.5 mL水和13.5 mL 二乙烯三胺加入到容积为25 mL的水热釜中，搅拌均勻后加入 0.18 mmol Pb(CH3COO)2 3H20和0.18 mmol H3CCSNH2 (摩尔浓度为0.01 M),搅拌均 匀后密封水热釜并将其置于150 。C的烘箱中保温6h,冷却到室温后打开水热釜，发现釜 内有大量黑色产物，将产物过滤后分别用去离子水和无水乙醇反复清洗几次，最后将样品 置于60 。C的烘箱中烘干。图6是本实施例中在150 。C合成样品的扫描电镜(SEM)照片，可以看出该样品为骰 子状结构。本实施例中样品的XRD花样与图1中的相似，所有衍射峰都可以指标化为面心立方的PbS (见JCPDS卡片号5-592),说明本实施例中制备得到的PbS样品很纯净。 其单个PbS骰子的ED花样同图5相似，所有的衍射斑点都可以标定为面心立方的PbS, 而且晶向垂直于骰子的表面；为棱长200-800 nm的面心立方结构的PbS立方块，每 个面心部分都有一个凹坑；从晶体对称学角度可以断定，该PbS骰子的六个表面，正是六 个等价的{100}晶面。实施例3: 120 。C合成骰子状的单晶PbS取9 mL水和9 mL 二乙烯三胺加入到容积为25 mL的水热釜中，搅拌均匀后加入18 mmol Pb(N03)2和18 mmol H3CCSNH2 (摩尔浓度为1 M ),搅拌均匀后密封水热釜并将 其置于120 。C的烘箱中保温12h，冷却到室温后打开水热釜，发现釜内有大量黑色产物， 将产物过滤后分别用去离子水和无水乙醇反复清洗几次，最后将样品置于60 'C的烘箱中 烘干。图7是本实施例中在120 。C合成样品的扫描电镜(SEM)照片，可以看出该样品为骰 子状结构。本实施例中样品的XRD花样与图1中的相似，所有衍射峰都可以指标化为面 心立方的PbS (见JCPDS卡片本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种骰子状ＰｂＳ单晶的合成方法，其特征在于采用水和二乙烯三胺按体积比１∶１－３混合作为溶剂，将硫代乙酰胺和相同摩尔数的硝酸铅或醋酸铅加入到上述溶剂中，使得硫代乙酰胺和铅盐在反应体系中的浓度为０．０１－１Ｍ，搅拌均匀后密封于耐压容器中在１２０－１８０℃保温６－１２ｈ，将产物过滤清洗，烘干后即得到骰子状的单晶ＰｂＳ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贾冲，陈翌庆，苏勇，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]
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