(1)物理方法:包括物理粉碎法和物理凝聚法。物理方法通常采用光、电等使材料在真空或惰性气氛中蒸发,然后使原子或分子形成纳米颗粒,它还包括球磨、喷雾等以力学过程为主的制备技术。
(2)化学方法:包括化学气相沉积法、化学沉淀法、模板合成法、溶胶-凝胶法、微乳液法、自组装技术等。
总而言之,纳米材料的制备方法种类繁多,各有优势和缺点,在制备纳米材料时,应该根据所要制备的纳米材料的特性进行选择。
1.2 硫化镉纳米材料
半导体纳米硫化物是指直径在1~100nm之间的金属硫化物纳米粒子。纳米硫化物因为有着独特的物理和化学性质而成为相关领域如催化、传感、光学、磁学和电池等领域的研究热点,其在电子、光学、陶瓷、生物等领域所拥有的巨大开发潜力和应用价值引起人们的广泛关注[5、6]。硫化镉是ⅡB-ⅣA族化合物, 具有2.42 ev的能带隙,是一种重要的纳米半导体材料,其在光吸收、光电转换、光催化和传感器等方面有着广泛的应用,因而成为了纳米硫化物材料合成领域的研究热点之一[7,8]。
1.2.1 硫化镉纳米晶的制备方法
1.2.1.1 固相法
室温固相反应法是指将固体反应物研磨后直接混合,在机械作用下发生化学反应,进而制得纳米颗粒, 是一种近年来新兴起的合成方法。有操作简单、无需溶剂、反应条件容易把握、产率高、制得的颗粒稳定性好等优点。唐文华等[9]以CdCl2·2.5H2O和CH3CSNH2为原料,用低温固相反应制备出了立方晶系结构的纳米硫化镉,粒径约为15~25nm。用室温固相反应制备的纳米硫化镉,微粒粒径约为15~30nm。曹洁明等[10]以Na2S·9H2O和Cd(CH3COO)2·2H2O为原料,用聚乙二醇做表面活性剂,在聚四氟乙烯容器中微波加热, 通过改变加热方式制备出了粒径较均匀平均粒径为8~12 nm的硫化镉粉体。
1.2.1.2 液相法
(1)沉淀法
a)均相沉淀法:均相沉淀法是指沉淀离子之间在溶液中直接发生反应,沉淀剂缓慢而均匀地在溶液中产生,从而使沉淀在溶液中均匀缓慢地出现的沉淀方法。均相沉淀法不外加沉淀剂,而是使沉淀剂在溶液中缓慢地生成,消除了沉淀剂的局部不均匀性。因此利用均相沉淀法可制备出颗粒均匀、结晶较好、纯净易过滤的纳米粉体。
苏凌浩等[11]采用脲酶诱发均相沉淀法,以硝酸镉和硫代乙酰胺为原料,利用脲酶催化尿素分解制备CdS纳米微粒,向反应体系中同时加入EDTA和甘氨酸,成功消除了Cd2+对脲酶的抑制作用。制得的CdS为立方闪锌矿结构纳米。CdS平均粒径为9 nm。此方法说明利用酶的高效催化作用,诱发均匀沉淀来合成纳米颗粒有一定的实用性。庄云龙等[12]合成了粒径为60~70 nm的硫化镉颗粒,并且研制了纳米硫化镉PVC膜电极,具有良好的性能。
b)化学水浴沉淀法:陶新永等[13]采用化学水浴沉淀法,合成了具有特殊形貌的由纳米颗粒呈辐射状排列而成的CdS微米球,是结晶良好的六角结构,产物还具有较好的光致发光性能。
(2)水热合成法:水热合成法是以水作为反应介质,在具有高温、高压反应环境的密闭高压釜内进行的非均相反应具有合成温度低、条件温和、体系稳定、组分不易挥发、无杂质混人等优点水热法可以制备出细小的CdS微晶,在水热晶化过程中能有效地防止纳米硫化物氧化。
聂秋林等[14]采用水热合成法,通过加人不同的络合剂,分别制得了硫化镉纳米棒和硫化镉纳米颗粒当以乙二胺、甲胺为模板时,CdS晶体形貌分别是(20~30)nm×(200~600)nm和(40~50)nm×(200~600)nm的纳米棒而以吡啶、氨为模板剂时,晶体形貌分别是平均尺寸约30 nm和20 nm的纳米颗粒,许荣辉[15]等以醋酸镉和3-巯基丙酸为原料,制备出了尺寸小于10 nm,具有强光致荧光的闪锌矿型CdS立方半导体纳米晶。