一种空心ZnS四足体的制备方法及应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料开发技术领域，尤其涉及一种空心ZnS四足体的制备方法及应 用。
【背景技术】
[0002] ZnS是一个II-VI族元素组成的半导体，它有很宽的能隙（3. 7V)，被广泛应用于光 致荧光、荧光探针和荧光显微镜[1_6]。ZnS的形貌、尺寸大小和晶体生长方向对它的物理性 质及应用有巨大的影响。虽然ZnS的各种形貌，例如纳米颗粒、纳米棒和纳米线 [Mi]等已经 被广泛的制备出来并且得到深入的研宄，但是开发一些新的形貌，对于提高它的荧光效率 有很大的作用。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种空心ZnS四足体的制备方法及应用，旨在提供一种全 新形貌的空心ZnS四足体。
[0004] 本发明是这样实现的，一种空心ZnS四足体的制备方法，包括以下步骤：
[0005] (1)在室温下，将0.7?0.982110四足体、0.02?0.04111〇11-半胱氨酸和2.2? 2. 6g Na2S. 9H20加入到24?26mL去离子水中，搅拌均匀；
[0006] (2)将步骤⑴中搅拌均匀的混合物在125?135°C加热11?13小时后，自然冷 却至室温，经过过滤、洗涤和干燥，得到空心ZnS四足体。
[0007] 优选地，在步骤（1)中，所述ZnO四足体的量为0.8g，所述L-半胱氨酸的量为 0. 03mol，所述Na2S. 9H20的量为2. 4g，所述去离子水量为25ml。
[0008] 优选地，在步骤（2)中，所述混合物在130°C加热12小时。
[0009] 优选地，所述ZnO四足体通过以下制备方法得到：
[0010] 1)将金属锌片作为金属源放置在一根小石英管里，再将小石英管放置在大石英管 的尾部；
[0011] 2)将大石英管置于管式炉中，其中，大石英管的尾部位于管式炉的高温区，大石 英管的出口处位于管式炉的低温区，将铝箔纸置于大石英管内且在高温区和低温区之间的 500°C温区处；
[0012] 3)将一根进氮气石英管由大石英管出口插入到大石英管尾部，将一根进氧气石英 管插入到大石英管内设有铝箔纸处，将一根排气石英管插入到大石英管的出口处；
[0013] 4)通过进氮气石英管往大石英管内通入高纯的氮气进行排空气20分钟后，在保 持氮气每分钟60〇 SCCm的流量的前提下，将管式炉以30°C /分钟的升温速率将高温区升温 至 700。。；
[0014] 5)通过进氧气石英管往大石英管内通入5〇SCCm的流量氧气，8个小时后，在氮气 氛围下自然冷却至室温，在铝箔纸处收集白色粉状的ZnO四足体。
[0015] 优选地，在步骤4)中，往石英管里通入纯度> 99. 995%、流量600sccm的氮气。
[0016] 优选地，在步骤5)中，所述氮气氛围为以每分钟lOOsccm的流量石英管里通入高 纯的氮气。
[0017] 本发明进一步提供了上述空心ZnS四足体在光致荧光、荧光探针和荧光显微镜制 备方面的应用。
[0018] 本发明克服现有技术的不足，提供一种空心ZnS四足体的制备方法，通过将金属 锌片作在管式炉中加热，在氮气保护的条件下，控制氧气的输入，得到ZnO四足体，然后，在 室温下，将ZnO四足体、L-半胱氨酸和Na 2S. 9H20加入到去离子水中混匀加热、冷却至室温， 经过过滤、洗涤和干燥，得到空心ZnS四足体。
[0019] 本发明中，ZnO的形貌、尺寸大小和晶体生长方向对空心ZnS四足体的物理性质及 应用有巨大的影响。以本发明的ZnO四足体为模板，在L-半胱氨酸帮助下，ZnO和L-半胱 氨酸反应生产ZnHS+，接着ZnHS+和S 2_反应生产ZnS，同时在酸性条件下，ZnO很不稳定，慢 慢被溶解，最后成功制备出空心ZnS四足体。该空心ZnS四足体能广泛用于光致荧光、荧光 探针和荧光显微镜的制备。
【附图说明】
[0020] 图1是本发明ZnO四足体的合成装置的结构示意图；其中，图1A为合成装置的整 体结构示意图；图1B为该合成装置中小石英管的放大结构示意图；
[0021] 图2是本发明实施例中样品的SEM图；其中，图2A为ZnO四足体；图2B为完整的 ZnS四足体；图2C为断裂的ZnS四足体；
[0022] 图3是本发明实施例中不同反应阶段的样品的TEM图片；其中，图3A为0小时；图 3B为2小时；图3C为8小时；图3D为12小时。
【具体实施方式】
[0023] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0024] 实施例lZnO四足体的合成装置
[0025] 如图1所示，其中，图1A为合成装置的整体结构示意图；图1B为该合成装置中小 石英管的放大结构示意图。该合成装置包括管式炉1 (炉子），大石英管2,小石英管3,用于 输入氮气的进氮气石英管4,用于输入氧气的进氧气石英管5,用于将大石英管2中气体排 出的排气石英管6,两个烧杯7,烧杯7中均装有净化气体用的水。
[0026] 其中，小石英管3内盛放金属锌片，再将小石英管3放置在大石英管2尾部，大石 英管2尾部置于管式炉1的高温区，大石英管2与其尾部相对的开口处则置于管式炉1的低 温区，管式炉1在高温区进行加热，热量由高温区传递到低温区，并且保持高温区温度后， 从高温区到低温区呈一递减的温度梯度。
[0027] 在大石英管2内还设有锡箔纸8,该锡箔纸8放置的位置应当位于高温区到低温区 之间500°C的温区处，氧气经过烧杯中水的净化后由进氧气石英管5输入到大石英管2内， 进氧气石英管5插入到大石英管2内的位置位于锡箔纸8放置处。进氮气石英管4从大石 英管2的出口处插入至大石英管2的尾部。大石英管2内的气体经排气石英管6排出，排 出气体经过又一烧杯中的水净化后，最终向大气排放。
[0028] 在本发明实施例的实际应用过程中，进氮气石英管4中通入氮气至大石英管2的 高温区，把小石英管3中高温蒸发出来的Zn蒸汽往低温区方向传送，在大石英管2的500°C 温区处，Zn蒸汽与进氧气石英管5通入的氧气接触，Zn蒸汽被氧化后生成ZnO四足体沉积 在锡箔纸8上。排气石英管6把通入的气体排出，保证气流稳定流动。此外，在本发明装置 中，设置小石英管3的目的在于负载Zn，防止Zn在高温下和大石英管2烧结在一起，保护大 石英管2,同时也对Zn的蒸汽压有一定的控制作用。
[0029] 实施例2ZnO四足体的制备
[0030] 结合实施例1中的ZnO四足体的合成装置，本发明ZnO四足体的制备方法包括以 下步骤：
[0031] 1)将0. 5克金属锌片作为金属源放置在一根小石英管3里，再将小石英管3放置 在大石英管2的尾部；
[0032] 2)将大石英管2置于管式炉1中，其中，大石英管2的尾部位于管式炉1的高温 区，大石英管2的出口处位于管式炉1的低温区，将铝箔纸8置于大石英管2内且在高温区 和低温区之间的500°C温区处；
[0033] 3)将一根进氮气石英管4由大石英管2出口插入到大石英管2尾部，将一根进氧 气石英管5插入到大石英管2内设有铝箔纸8处，将一根排气石英管6插入到大石英管2