一種製備不同粒徑的硒化銅(Cu2‑xSe)納米顆粒的方法與流程
2023-04-25 02:04:01
本發明涉及一種半導體熱光納米材料，特別涉及一種製備不同粒徑的硒化銅(cu2-xse)納米顆粒的方法。
背景技術：
光熱材料能用於傳統治療癌症，使光熱材料成為了各國研究學者研究的熱點。其中銅的硫化物具有強烈的表面等離子體共振性能以及近紅外第二窗口的良好熱性能，優於其他材料。銅的硫化物納米材料的光熱轉換率與其大小、形貌有關聯，銅的硫化物是重要的半導體材料，由於其具有獨特的量子尺寸效應、表面效應，多種非化學定量化學比化合物，因此被廣泛用於臨床醫學、催化、電子器件、光學、傳感器、生物等領域，成為了科研工作者的研究熱點。
中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所姜江等人提出了一種製備了一種「金屬曬化物包覆貴金屬納米晶的兩步法合成方法」，其中國專利公布號為cn106475554a，該方法通過兩步優化合成工藝製得金屬曬化物包覆貴金屬納米晶，其製備過程簡單，簡單易操作、條件易控制，且產物形貌可控，可以實現以貴金屬納米顆粒作為內核。然而，該方法採用貴金屬，原材料成本高，製備時間長，能耗高。
技術實現要素：
針對現有技術存在的缺點，本發明的目的在於提供一種製備不同粒徑的硒化銅(cu2-xse)納米顆粒的方法。
為實現上述發明目的，本發明採用以下的技術方案：
一種製備不同粒徑的硒化銅(cu2-xse)納米顆粒的方法，其步驟包括：
(1).將一定量的表面活性劑溶於去離子水中，配置成表面活性劑濃度為10mg/ml～16mg/ml的溶液a；
(2).將一定量的、濃度為11.5mg/ml的二氧化硒加入到上述步驟(1)得到的溶液a中，磁力攪拌5～10min，得到溶液b，
(3).將一定量的還原劑l-抗壞血酸(vc)溶液加入到上述步驟(2)得到的溶液b中，攪拌10～30min，得到溶液c；
(4).將1.5ml的、濃度為35.2mg/ml的還原劑l-抗壞血酸與0.5ml濃度為40mg/ml的五水硫酸銅(cuso4•5h2o)溶液混合，得到溶液d，將溶液d與上述步驟(3)得到的溶液c混合，攪拌6～10小時，即可得到種子溶液；
(5).將上述步驟(4)得到的種子溶液置於50ml離心管中，第一次以8000rpm離心10min，第二次以9000rpm離心10min，離心管底部，即可得到一種粒徑為30nm～90nm的硒化銅(cu2-xse)納米顆粒；
上述步驟(5)所述的硒化銅(cu2-xse)納米顆粒為一系列不同尺寸cu2-xse納米粒子，該不同尺寸cu2-xse納米粒子，是通過種子生長法，通過利用注射泵注射不同時間，注射不同體積，注射不同濃度的l-抗壞血酸與二氧化硒，製得不同粒徑的硒化銅(cu2-xse)納米顆粒，其中，0≤x≤1。
上述步驟(1)中所述的表面活性劑以為pss-na,pvp,pah,pdda中的一種。
上述步驟(3)中所述的還原劑l-抗壞血酸濃度為35.2mg/ml～52.8mg/ml，五水硫酸銅(cuso4•5h2o)溶液濃度為22.5mg/ml～48mg/ml。
與現有技術相比較，本發明具有的優點：
本發明的方法中能根據不同體積的表面活性劑、二氧化硒(seo2)、五水硫酸銅等溶液,控制不同的反應時間，反應濃度，製得不同粒徑的硒化銅(cu2-xse)納米顆粒。該方法製備硒化銅納米顆粒，不採用貴金屬，原材料價格便宜，製造成本低，其製備過程用時較短，能耗低，且製備的顆粒形貌可控，尺寸均勻，操作簡單，產品產率高，能耗低，原材料便宜，適用於大規模生產。
附圖說明
圖1是本發明實施例1製得的粒徑為30nm的硒化銅(cu2-xse)納米顆粒的透射電鏡圖；
圖2是本發明實施例2製得的粒徑為50nm的硒化銅(cu2-xse)納米顆粒的透射電鏡圖；
圖3是本發明實施例3製得的粒徑為70nm的硒化銅(cu2-xse)納米顆粒的透射電鏡圖；
圖4是本發明實施例4製得的粒徑為100nm的硒化銅(cu2-xse)納米顆粒的透射電鏡圖；
圖5是本實施例1～4中不同粒徑的硒化銅的(cu2-xse)納米顆粒的紫外吸收圖，圖中，橫坐標為波長(nm)，縱坐標為吸光度，從圖中可看出，隨著粒徑的增大，最大峰出現紅移現象；
圖6是本實施例1～4中不同粒徑硒化銅(cu2-xse)納米顆粒的x射線衍射(xrd)圖，圖中，橫坐標為掠角，縱坐標為強度，對照硒化銅標準卡片，從圖中可看出，確為硒化銅(cu2-xse)的納米顆粒。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細說明。
實施例1
本實施例1提供一種製備粒徑為30nm的硒化銅(cu2-xse)納米顆粒的方法，其步驟包括：
(1).將100mg的聚苯乙烯磺酸鈉(pss-na)溶於100ml去離子水中，配置成聚苯乙烯磺酸鈉(pss-na)濃度為10mg/ml的溶液a；
(2).將0.5ml的二氧化硒(seo2)加入到8ml的上述步驟(1)得到的溶液a中磁力攪拌5～10min，得到溶液b；
(3).將1.5ml的還原劑l-抗壞血酸(vc)溶液加入到上述步驟(2)得到的溶液b中，攪拌10～30min，得到溶液c，取出2ml另置於單口燒瓶(a)中待用；
(4).將1.5ml的濃度為40mg/ml的還原劑l-抗壞血酸與0.5ml濃度為35.2mg/ml的五水硫酸銅(cuso4•5h2o)溶液混合，得到溶液d，將溶液d和上述步驟(3)所得溶液c混合，攪拌6小時，得到種子溶液；
(5).將上述步驟(4)得到的種子溶液置於50ml離心管中，第一次以8000rpm離心10min，第二次以9000rpm離心10min，離心管底部即可得到一種粒徑為30nm的硒化銅(cu2-xse)納米顆粒，如圖1所示。
實施例2
本實施例2提供一種製備粒徑為50nm的硒化銅(cu2-xse)納米顆粒的方法，其步驟包括：
(1).將160mg的聚苯乙烯磺酸鈉(pss-na)溶液溶於100ml去離子水中，得到16mg/ml的聚苯乙烯磺酸鈉(pss-na)溶液a；
(2).將11.5mg的二氧化硒(seo2)溶於1ml的去離子水中，攪拌10min，得到11.5mg/ml的二氧化硒(seo2)溶液b；
(3).將35.2mg的還原劑l-抗壞血酸(vc)溶於1ml的去離子水中，攪拌10min，得到35.2mg/ml的還原劑l-抗壞血酸(vc)溶液c；取4ml聚苯乙烯磺酸鈉（pss-na）溶液置於單口燒瓶（a）中；取5ml的注射器，吸取0.5ml的二氧化硒(seo2)溶液與1.5ml的去離子水，另取一個相同規格的注射器，吸取1.5ml的還原劑l-抗壞血酸(vc)溶液和0.5ml的去離子水，將這兩個注射器固定在注射泵上面，向單口燒瓶（a）中注射，注射時間30分鐘，得到溶液，取出2ml另置於單口燒瓶(b)中待用；
(4).將0.5ml的cuso4•5h2o溶液與2ml還原劑l-抗壞血酸(vc)溶液混合均勻，得到溶液d，將溶液d與上述步驟（3）所得溶液混合，攪拌6小時，得到種子溶液；
(5).將上述(4)得到的種子溶液置於溶液置於50ml離心管中，第一次以8000rpm離心10min，第二次以9000rpm離心10min，離心管底部即可得到一種粒徑為50nm的硒化銅(cu2-xse)納米顆粒，如圖2所示。
實施例3
本實施例3提供一種製備粒徑為70nm的硒化銅(cu2-xse)納米顆粒的方法，其步驟包括：
(1).將160mg的聚苯乙烯磺酸鈉(pss-na)溶液溶於100ml去離子水中，攪拌10min，得到16mg/ml的聚苯乙烯磺酸鈉(pss-na)溶液a；
(2).將11.5mg的二氧化硒(seo2)溶於1ml的去離子水中，攪拌10min，得到11.5mg/ml的二氧化硒(seo2)溶液b；
(3).將35.2mg的還原劑l-抗壞血酸(vc)溶於1ml的去離子水中，攪拌10min，得到35.2mg/ml的還原劑l-抗壞血酸(vc)溶液c；取4ml聚苯乙烯磺酸鈉（pss-na）溶液置於單口燒瓶（b）中；取5ml的注射器，吸取0.25ml的二氧化硒(seo2)溶液與1.75ml的去離子水，另取一個相同規格的注射器，吸取1.5ml的還原劑l-抗壞血酸(vc)溶液和0.5ml的去離子水，將這兩個注射器固定在注射泵上面，向單口燒瓶（b）中注射，注射時間30分鐘，得到溶液，取出4ml另置於單口燒瓶(c)中待用；
(4).將0.5ml的cuso4•5h2o溶液與2ml還原劑l-抗壞血酸(vc)溶液混合均勻，得到溶液d，將溶液d溶液與上述步驟（3）所得混合，攪拌6小時，得到種子溶液；
(5).將上述(4)得到的種子溶液置於溶液置於50ml離心管中，第一次以8000rpm離心10min，第二次以9000rpm離心10min，離心管底部即可得到一種粒徑為70nm的硒化銅(cu2-xse)納米顆粒，如圖3所示。
實施例4
本實施例2一種製備粒徑為100nm的硒化銅(cu2-xse)納米顆粒的方法，其步驟包括：
(1).將160mg的聚苯乙烯磺酸鈉(pss-na)溶液溶於100ml去離子水中，攪拌10min，得到16mg/ml的聚苯乙烯磺酸鈉(pss-na)溶液a；
(2).將11.5mg的二氧化硒(seo2)溶於1ml的去離子水中，攪拌10min，得到11.5mg/ml的二氧化硒(seo2)溶液b；
(3).將52.8mg的還原劑l-抗壞血酸(vc)溶於1ml的去離子水中，攪拌10min，得到52.8mg/ml的還原劑l-抗壞血酸(vc)溶液c；取4ml聚苯乙烯磺酸鈉（pss-na）溶液置於單口燒瓶（c）中；取5ml的注射器，吸取0.17ml的二氧化硒(seo2)溶液與0.83ml的去離子水，另取一個相同規格的注射器，吸取1ml的還原劑l-抗壞血酸(vc)溶液，將這兩個注射器固定在注射泵上面，向單口燒瓶（c）中注射，注射時間30分鐘，得到溶液；
(4).將0.5ml的cuso4•5h2o溶液與2ml的濃度為35.2mg/ml的還原劑l-抗壞血酸(vc)溶液混合均勻，得到溶液d，將溶液d與上述步驟（3）所得溶液混合，攪拌6小時，得到種子溶液；
(5).將上述步驟(4)得到的種子溶液置於50ml離心管中，第一次以8000rpm離心10min，第二次以9000rpm離心10min，離心管底部即可得到一種粒徑為100nm的硒化銅(cu2-xse)土納米顆粒，如圖4所示。
將本實施例1-4製備的粒徑為30nm～100nm的硒化銅(cu2-xse)納米顆粒分別進行紫外吸收圖和xrd圖圖譜測定，其中，圖5是不同粒徑的硒化銅(cu2-xse)納米顆粒的紫外吸收圖，從圖5可見，隨著硒化銅粒徑的增大，最大峰出現了紅移現象；圖6是不同粒徑的硒化銅(cu2-xse)納米顆粒的xrd圖，從圖6中可看出見，利用相同的表面活性劑，通過種子生長法，可製備不同粒徑的納米顆粒，並且製備的硒化銅納米顆粒符合硒化銅標準卡片。