软化学法制备硫化锌.ppt
软化学法制备硫化锌,姓名 郑青青学号 专业 06无机非金属材料 指导老师 徐海燕,ZnS结构特点,ZnS是一种化合物直接带隙半导体材料，禁带宽度为，具有两种晶体结构，即立方相的闪锌矿和六方相的纤锌矿结构，分别如下图所示：,ZnS闪锌矿结构,ZnS纤锌矿结构,ZnS的性质和应用,纳米硫化锌的制备方法,固相法,液相法,特点装置简单，生产效率高，用途广泛,特点操作方便,合成工艺简单,转化率高,可避免或减少粒子团聚现象,特点反应设备简单，低温低能耗，使用廉价试剂，易于大规模生产，制备参数容易控制,气相法,水热合成法,化学浴沉积,乳状液法,溶胶凝胶法,高分子模板法,不外加电场或其它能量，在常压、低温下通过控制反应物的络合和化学反应，得到沉积物,微波加热原理,微波是频率在300兆赫到300千兆赫的电磁波，微波场的场能转化为介质内的热能，使物料温度升高，产生热化和膨化等一系列物化过程而达到微波加热的目的。,微波辅助化学浴沉积,a微波辅助化学浴沉积,虽然在合成材料的过程中微波和反应物之间的具体作用还不是很清楚，但是微波加热是由材料在电磁场中由介质损耗而引起的加热。,b MA-CBD优势：溶液表观温度（100），但是在一些微局域处（几个分子的范围内）产生很高的微观温度，成为活化区域，更加直接有效。,设计,思路,实验条件的设定,试剂的选择 锌源：乙酸锌、硫酸锌 硫源：硫代乙酰胺、硫脲、硫代硫酸钠 络合剂：柠檬酸三钠、酒石酸钾钠,实验条件的设定,锌源：络合剂=31，32，34，36,锌源：硫源=11，12，15，110,浓度比,pH值,9，10，11，12,低微=20-50中低微=7-13中微=2-5,水浴=3，4，5,加热时间,微波功率,低火 119W中低火 280W中火 462W,乙酸锌、硫酸锌对比,10ml Zn（AC）2（0.2M）,10ml ZnS04（0.2M）,5ml Na3C6H5O7（0.223M）SC（NH）2（0.6M）,pH9-10,低微时间40min,XRD图如下,ZnS04,Zn(AC)2,ZnO,分析：在该实验条件下均制得ZnO，不能判断那个锌源对实验有利。,乙酸锌、硫酸锌对比,改变条件，大量实验后得到下图：分析总结 右上图是ZnS，右下图为ZnO，说明乙酸锌比硫酸锌更易制得ZnS粉末。,ZnS04,Zn(AC)2,硫代乙酰胺、硫脲、硫代硫酸钠对比,SC（NH）2,SCNH2CH3,分析总结 硫代硫酸钠在本实验条件下未制得任何样品，说明其不易制备硫化锌；比较上面两图得到，硫代乙酰胺比硫脲对硫化锌的制备更有利。,柠檬酸三钠、酒石酸钾钠对比,分析总结 左图为非晶，对比后知，柠檬酸三钠比酒石酸钾钠更易制得硫化锌。,NaKC4H4O6,Na3C6H5O7,实验总汇,10ml Zn（AC）2（0.2M）5ml Na3C6H5O7（0.223M）10ml SC（NH）2（0.6M）,水浴T=800C；pH=9-10；时间=3,4,5（h）,低微时间=40,55,70（min）；pH=9-10,中低微时间=10,13,15（min）；pH=9-10,低微时间=30,40,50（min）；pH=11,低微时间=40,55,60（min）；pH=8-9,Ph=11,低微50min,低微30min,pH=9-10,水浴,微波,低微40min,Ph=9-10,Ph=11,乙酸锌、柠檬酸三钠、硫脲,20ml Zn（AC）2（0.2M）5ml Na3C6H5O7（0.223M）10ml SC（NH）2（0.6M）,20ml Zn（AC）2（0.2M）2.5ml Na3C6H5O7（0.223M）10ml SC（NH）2（0.6M）,10ml Zn（AC）2（0.2M）5ml Na3C6H5O7（0.2 43 M）10ml SC（NH）2（0.8M）,10ml Zn（AC）2（0.2M）5ml Na3C6H5O7（0.2M）10ml SC（NH）2（1.0M）,10ml Zn（AC）2（0.2M）5ml Na3C6H5O7（0.243M）10ml SC（NH）2（0.6M）,低微时间=30,40（min）；pH=9-10,中低微时间=10,15（min）；pH=11,1015,低微时间=40（min）；pH=9-10,低微时间=40（min）；pH=10,无沉淀，未制得样品,10ml Zn（AC）2（0.2M）5ml Na3C6H5O7（0.243M）10ml SC（NH）2（0.6M）,低微40min,pH=8,9,10,11,pH=10,pH=10,低微40min中低微5min中微5min,硫酸锌、柠檬酸三钠、硫脲,10ml Zn（SO）4（0.2M）10ml Na3C6H5O7（0.223M）10ml SC（NH）2（0.6M）,10ml Zn（SO）4（0.2M）5ml Na3C6H5O7（0.223M）10ml SC（NH）2（0.6M）,20ml Zn（SO）4（0.2M）10ml Na3C6H5O7（0.223M）10ml SC（NH）2（0.6M）,低微时间=30,40,50（min）；pH=9-10,低微时间=40,50（min）；pH=9-10,低微时间=30,40,50（min）；pH=9-10,乙酸锌、酒石酸钾钠、硫脲,10ml Zn（AC）2（0.2M）5ml NaKC4H4O6（0.223M）10ml SC（NH）2（0.6M）,低微时间=30（min）；pH=9-10,10ml Zn（AC）2（0.2M）5ml NaKC4H4O6（0.223M）10ml SC（NH）2（0.6M）,低微时间=40（min）；pH=9-10,乙酸锌、酒石酸钾钠、硫代硫酸钠,乙酸锌、柠檬酸三钠、硫代硫酸钠,10ml Zn（SO）4（0.2M）5ml Na3C6H5O7（0.223M）10ml Na2S2O3（0.6M）,15ml Zn（SO）4（0.2M）10ml Na3C6H5O7（0.223M）15ml Na2S2O3（0.6M）,15ml Zn（SO）4（0.2M）5ml Na3C6H5O7（0.223M）15ml Na2S2O3（0.6M）,15ml Zn（SO）4（0.2M）10ml Na3C6H5O7（0.223M）15ml Na2S2O3（0.6M）,低微时间=40,60（min）；pH=11,低微时间=40（min）；pH=9,10,11,中微时间=5（min）；pH=11,中高微时间=5（min）；pH=10,乙酸锌、柠檬酸三钠、硫代乙酰胺,10ml SCNH2CH3（0.2M）,10ml SCNH2CH3（0.4M）,10ml SCNH2CH3（2.0M）,10ml SCNH2CH3（1.0M）,10ml Zn（AC）2（0.2M）5ml Na3C6H5O7（0.223M）;pH=10;低微40min,0.4M;1.0M;2.0M,5ml Na3C6H5O7（0.213M）,5ml Na3C6H5O7（0.223M）,5ml Na3C6H5O7（0.243M）,5ml Na3C6H5O7（0.263M）,10ml Zn（AC）2（0.2M）10ml SCNH2CH3（0.4M）;pH=10;低微40min,0.213 0.2230.243 0.263,分析 变化不明显，继续做电镜实验,10ml Zn（AC）2（0.2M）5ml Na3C6H5O7（0.243M）10ml SCNH2CH3（1.0M）,pH=8,9,10,11,低微40min,低微20min低微30min低微40min低微50min,pH=10,pH=10,低微40min中低微2min中微2min,ZnS粉末XRD图样,Hexagonal ZnS JCPDS card No.80-0007,a=3.777 c=6.118.,总结,经对比知，选择乙酸锌、柠檬酸三钠、硫代乙酰胺制备ZnS粉末方案最佳；当pH=9-10时，制备得的样品的衍射图峰型较好；不同的微波时间和功率对衍射图变化影响不明显；部分实验中制备出了ZnO，是由于络合剂或S的量不够，致使存在多余的Zn，从而生成ZnO。络合剂的加入量对实验结果有影响。,往后实验计划,前期制得的部分样品还未做XRD，准备将其做完，加强实验对比，进行总结；选部分样品分别用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)分析样品的形貌；选部分样品做紫外光降解甲基橙和可见光降解甲基橙实验，测样品的光催化性能；对实验分析总结,谢谢各位老师审阅!,
