針對硫化鎘的制備方法的總結與展望

唐新峰 劉可凡 霍原非

摘 要：硫化鎘是光催化反應領域里一種重要的半導體材料，其帶隙較窄以至于能夠在可見光范圍響應，能夠較大程度的利用太陽光，在光催化領域有著較大的發展潛力。所以很有必要將硫化的制備鎘方法進行總結。本文便綜述了機械研磨法、水熱合成法、微乳液法、模板合成法、離子交換法、氣相沉淀法、溶膠凝膠法、微波法等并對這些制備硫化鎘的方法進行總結與展望。

關鍵詞：硫化鎘、機械研磨法、水熱合成法、微乳液法、模板合成法、離子交換法、氣相沉淀法、溶膠凝膠法、微波法、總結與展望

如今能源和環境問題越發嚴峻，而光催化領域有著應對這兩方面問題獨特的優勢。光催化產氫等有效的利用太陽能有望緩解能源問題，光催化降解有機物等又對解決環境污染問題有著極大的幫助，因此光催化領域有著極大的發展潛力。

硫化鎘對于光催化領域的發展有著極大的作用，但其有著在光反應過程中空穴與光生電子易再次復合，光腐蝕現象較為明顯等缺點，需要對其進行改性研究，來達到傳導光生電子，克服純硫化鎘的上述缺陷，所以對硫化鎘制備進行探究是必不可少的。

基于這些背景，本文綜述了機械研磨法、水熱合成法、微乳液法、模板合成法、離子交換法氣相沉淀法、溶膠凝膠法、微波法等并對這些制備硫化鎘的方法，并對這些方法進行總結和展望。

1.機械研磨法

機器研磨法是將鎘源和硫源經由機械外力過程直接進行研磨，以使它們相互反應，得到納米硫化鎘。這種方法操作簡單，以 NaS 和 Cd（OH）2 為原料在二十五度下研磨，能夠獲得粒子半徑平均為60nm的硫化鎘。但這種方法也容易產生結構缺陷[1]。

2.水熱合成法

水熱法是在封閉反應釜里，壓力大于100MPa，溫度高于一百度的水溶液中，物質相互反應的合成方法。這種方法有著成本較低、容易操作、便于控制反應程度等優勢。楊志偉[2]等在以氯化鎘、氯化銨、硫脲和氨水為原料制備硫化隔膜的實驗中，利用水熱法能較為容易的控制硫化鎘膜的厚度。利用水熱法還可以得到的納米硫化鎘。Jang等人便使用乙二胺水熱法獲得形貌均勻的CdS納米棒[3]。

3.微乳液法

在表面活性劑的作用下兩種互不相溶的溶劑形成乳液，并在微泡中經過成核、聚結、團聚、熱處理之后制得納米粒子的方法叫做微乳液法，其特點是粒子的界面性與分散性比較好[4]。陳均利用硫代乙酰胺和氯化鎘為原料利用微乳液法制得很高純度的介孔硫化鎘納米粒子，在此實驗中，此方法有著反應周期較長，反應不完全等缺點。

4.模板合成法

利用原位合成的方法，并且模板選擇高分子化合物，可以得到納米級硫化鎘，這是一種常見的模板合成法。以凝膠為模板可以制得PMAA-CdS復合微球，當以PAMAM樹形分子為模板時可以制備納米簇狀的CdS[5]。

5.離子交換法

由于溶度積的不同，能夠使比較易溶的金屬硫化物向更加難溶的硫化物轉化，用這樣的方法可以合成硫化鎘。在這種方法中利用交換陰離子的方式制備CdS有著較好的效果。例如Bao[3]等人模板選擇Cd（OH）2，通過硫離子與氫氧根離子交換得到了硫化鎘多孔納米片材料，有較大的比表面積。

6.氣相沉淀法

將硫源和鎘源直接進行加熱成為蒸汽，然后反應得CdS，接著在一定條件下，讓蒸汽凝成硫化鎘的納米顆粒的方法叫做氣相沉淀法。外加四百伏電壓，并直接通過物理方法進行加熱蒸發，可以得到制得納米帶狀硫化鎘。同樣Sánchez - López等利用此方法制得粒子大小均勻，平均粒徑在八到十五納米的硫化鎘粒子[1]。

7.溶膠凝膠法

以含有高化學活性組分的化合物作為前驅體，在液相的狀態下混合均勻使其發生一系列反應形成溶膠，然后溶膠陳化后聚合形成凝膠，最終通過熱加工和干燥等處理后得到納米粒子。這個方法有著反應條件簡單、反應時間短等優點[6]。陳紅明等利用這種方法順利制得硫化鎘顆粒，并對其晶體結構等展開研究。

8.微波法

這種方法利用微波輻射來誘導鎘源和硫源發生化學反應，從而能在特定的條件下生成納米CdS。硫化鎘納米粒子在這種方法中制得后粒子大小差別不大，能在催化體系中很好的分散開。選擇硫代乙酰胺作為硫源，用微波法能制得平均粒徑十二納米的硫化鎘納米粒子[1]。

9.總結與展望

通過對以上方法的綜述，可以發現制備納米硫化鎘的方法已經比較完善，研究者可以通過對于以上方法中不同條件的控制達到控制納米硫化鎘形貌的目的，并能夠根據其具體研究課題選擇合適的制備方法，能夠在這樣基礎上進一步探究硫化鎘的改性問題。同時基于硫化鎘的缺點急需解決的背景，將來應在對硫化鎘制備工藝更加深入的研究中，尋求制造成本更低、工藝流程更為簡單更低且光催化效果更好的含硫化鎘的光催化劑。

參考文獻：

[1]劉永長. 天然高分子—納米硫化鎘復合膜的制備及性能研究[D].華東交通大學，2016.

[2]楊志偉，唐少炎，胡木林.薄膜太陽電池緩沖層硫化鎘的制備[J].包裝學報，2016，8（03）：21-26.

[3]郎笛. 硫化鎘光催化材料的制備及其可見光催化性能研究[D].華中農業大學，2016.

[4] 單艷茹. 硫化鎘光催化劑的合成、改性及抗腐蝕性能研究[D].天津工業大學，2018.

[5] 陳均. 微（細）乳液體系中聚合物膠乳和無機納米粒子的制備研究[D].中國科學技術大學，2007.

[6] 陳紅明，黃信凡，黃宏彬，李偉，陳坤基.SOL-GEL法制備的CdS納米晶粒的量子尺寸效應[J].南京大學學報（自然科學版），1998（01）：40-44.