D0I:10.13374/i.issnl001053x.2010.05.007 第32卷第5期 北京科技大学学报 Vo132N95 2010年5月 Journal ofUniversity of Science and Technobgy Bejjing May 2010 微波法合成硫化秘纳米棒 秦帆吴际良吕中 余响林陈嵘 武汉工程大学绿色化工过程省部共建教有部重点实验室，武汉43073 摘要以柠檬酸铋、硫脲为反应原料，在表面活性剂存在下，采用微波法合成了直径为30~50m的硫化铋纳米棒.利用X 射线衍射(XD,扫描电子显微镜(S田M和透射电子显微镜(TM等对其进行了表征.考察了表面活性剂种类、用量对硫化 铋纳米棒形貌和晶型的影响.结果表明：B-环糊精(B-D)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB有利于形成硫化铋纳米棒，并且 较低浓度的B-D(约Q005m©4F)有利于形成分散性较好的硫化铋纳米棒.初步探讨了制备方法对硫化铋纳米棒晶型和 合成时间的影响.结果发现，微波法制备纳米硫化铋与回流法相比，其晶格的生长方向不同，并且可以节省约8%的反应 时间。 关键词硫化秘：微波法：纳米棒：表面活性剂 分类号TB383061351 Synthesis of bis uth sulfide nanorods by m icrowave irradiation QN Fan WU Jiliang II Zhong YU Xiang ln CHEN Rong Key Laborary porGreen Chem ical Pocesses (Ministry of Education ofCh na).W uhan hstitute of Technology Wuhan 430073 Chna ABSTRACT Bismuth sulfde nanorodswere syn hesized fiom bisnu th citrate and thiourea bym crowave irradiaton in he presence of suractan ts The productswere characerized by X-ray diffraction(XRD).scanning eectronmicroscopy(SEM)and tranm iss ion ekec tron micoscopy(TEM).The influence of surfcnts on themopholgy and crysta llizaton ofBi nanorods was discussed It is fund that cetyltrinethyl amon im bromile(CTAB and3-cycpdextrin(B-(D)benefit the pmaton ofBi S nanorods Low concen tration ofB-CD (-0 005 m is fvomble p the syn thesis of wellseparated BiS nanorods The effect of preparaton methods on he synthesis of BiS nanorods was also disausse The results shov hatm icrowave irradiatian saves abouts(of reactin tme n com parison with the refluxing method and BiS nanorods exhb it different crystal lattice grow h diectpns n hese wo methods KEY WORDS bisu th sulfide microwave irrad atpp nanorods surfactants 我国铋矿资源非常丰富，己探明其储量占世界 移，还能产生非线性光学响应，增强纳米粒子的氧化 总储量的70%以上.铋主要以辉铋矿和泡铋矿的形 还原能力，同时也具有优异的光电催化性能，在发光 式存在，需要通过深加工后再应用.近年来我国铋 材料、非线性光学材料、光催化材料等方面有着广泛 的年产量均超过2000，t占世界总产量的13以上， 的应用前景2-.近年来人们还发现纳米硫化铋是 其中60%以初级铋锭的形式出口，产值低，因此迫 一种优良的X射线断层扫描(CT的造影剂，相 切需要提高铋产品的附加值.硫化铋(B:S)作为 对于传统的碘造影剂，其有独特的优越性 一种重要的半导体材料在热电、电子和光电子器件 在目前已报道的硫化铋纳米材料合成方法中， 以及红外光谱学上具有潜在的应用价值·.室温下 溶剂热法和回流法是最为常见的方法.人们利用溶 硫化铋的带隙能为1.33V可用来制作光电转换 剂热法制备出了纯度高、晶品型好的硫化铋纳米 器，广泛应用于热电冷却工艺中.纳米级的硫化铋 棒s-,本课题组曾通过回流加热法制得了高晶型 不仅能使紫外可见吸收波长与荧光发射波长发生蓝 的硫化铋纳米棒9.除此之外，赵荣祥等9采用离 收稿日期：2009-09-02 基金项目：国家自然科学基金资助项目(NQ20801043片武汉市科技局青年科技晨光计划资助项目(N9200850731376) 作者简介：秦帆(1987-)，男，本科生：陈嵘(1973)，男，教授，博士，Email rchenhkt@homa时m第 32卷 第 5期 2010年 5月 北 京 科 技 大 学 学 报 JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing Vol.32 No.5 May2010 微波法合成硫化铋纳米棒 秦 帆 吴际良 吕 中 余响林 陈 嵘 武汉工程大学绿色化工过程省部共建教育部重点实验室, 武汉 430073 摘 要 以柠檬酸铋、硫脲为反应原料, 在表面活性剂存在下, 采用微波法合成了直径为 30 ～ 50nm的硫化铋纳米棒.利用 X 射线衍射 ( XRD) 、扫描电子显微镜 ( SEM)和透射电子显微镜 ( TEM)等对其进行了表征.考察了表面活性剂种类、用量对硫化 铋纳米棒形貌和晶型的影响.结果表明:β--环糊精 ( β --CD)和十六烷基三甲基溴化铵 ( CTAB)有利于形成硫化铋纳米棒, 并且 较低浓度的 β--CD( 约 0.005mol·L-1 )有利于形成分散性较好的硫化铋纳米棒.初步探讨了制备方法对硫化铋纳米棒晶型和 合成时间的影响.结果发现, 微波法制备纳米硫化铋与回流法相比, 其晶格的生长方向不同, 并且可以节省约 80%的反应 时间. 关键词 硫化铋;微波法;纳米棒;表面活性剂 分类号 TB383;O613.51 Synthesisofbismuthsulfidenanorodsbymicrowaveirradiation QINFan, WUJi-liang, L Zhong, YUXiang-lin, CHENRong KeyLaboratoryforGreenChemicalProcesses(MinistryofEducationofChina), WuhanInstituteofTechnology, Wuhan430073, China ABSTRACT Bismuthsulfidenanorodsweresynthesizedfrombismuthcitrateandthioureabymicrowaveirradiationinthepresenceof surfactants.TheproductswerecharacterizedbyX-raydiffraction( XRD) , scanningelectronmicroscopy( SEM) andtransmissionelec￾tronmicroscopy( TEM) .TheinfluenceofsurfactantsonthemorphologyandcrystallizationofBi2S3 nanorodswasdiscussed.Itisfound thatcetyltrimethylammoniumbromide( CTAB) andβ -cyclodextrin( β -CD) benefittheformationofBi2S3 nanorods.Lowconcentration ofβ-CD( ～ 0.005mol·L-1 ) isfavorabletothesynthesisofwell-separatedBi2S3 nanorods.Theeffectofpreparationmethodsonthe synthesisofBi2S3 nanorodswasalsodiscussed.Theresultsshowthatmicrowaveirradiationsavesabout80% ofreactiontimeincom￾parisonwiththerefluxingmethod, andBi2S3 nanorodsexhibitdifferentcrystallatticegrowthdirectionsinthesetwomethods. KEYWORDS bismuthsulfide;microwaveirradiation;nanorods;surfactants 收稿日期:2009--09--02 基金项目:国家自然科学基金资助项目 ( No.20801043 );武汉市科技局青年科技晨光计划资助项目 ( No.200850731376) 作者简介:秦 帆 ( 1987— ), 男, 本科生;陈 嵘 ( 1973— ), 男, 教授, 博士, E-mail:rchenhku@hotmail.com 我国铋矿资源非常丰富, 已探明其储量占世界 总储量的 70%以上.铋主要以辉铋矿和泡铋矿的形 式存在, 需要通过深加工后再应用.近年来我国铋 的年产量均超过 2 000 t, 占世界总产量的 1 /3以上, 其中 60%以初级铋锭的形式出口, 产值低, 因此迫 切需要提高铋产品的附加值 .硫化铋 ( Bi2 S3 )作为 一种重要的半导体材料, 在热电 、电子和光电子器件 以及红外光谱学上具有潜在的应用价值 [ 1] .室温下 硫化铋的带隙能为 1.33 eV, 可用来制作光电转换 器, 广泛应用于热电冷却工艺中.纳米级的硫化铋 不仅能使紫外可见吸收波长与荧光发射波长发生蓝 移, 还能产生非线性光学响应, 增强纳米粒子的氧化 还原能力, 同时也具有优异的光电催化性能, 在发光 材料 、非线性光学材料、光催化材料等方面有着广泛 的应用前景 [ 2--3] .近年来人们还发现纳米硫化铋是 一种优良的 X射线断层扫描 ( CT)的造影剂 [ 4] , 相 对于传统的碘造影剂, 其有独特的优越性. 在目前已报道的硫化铋纳米材料合成方法中, 溶剂热法和回流法是最为常见的方法.人们利用溶 剂热法制备出了纯度高、晶型好的硫化铋纳米 棒 [ 5--7] , 本课题组曾通过回流加热法制得了高晶型 的硫化铋纳米棒 [ 8] .除此之外, 赵荣祥等 [ 9] 采用离 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2010.05.007