针对硫化镉的制备方法的总结与展望

唐新峰 刘可凡 霍原非

摘 要：硫化镉是光催化反应领域里一种重要的半导体材料，其带隙较窄以至于能够在可见光范围响应，能够较大程度的利用太阳光，在光催化领域有着较大的发展潜力。所以很有必要将硫化的制备镉方法进行总结。本文便综述了机械研磨法、水热合成法、微乳液法、模板合成法、离子交换法、气相沉淀法、溶胶凝胶法、微波法等并对这些制备硫化镉的方法进行总结与展望。

关键词：硫化镉、机械研磨法、水热合成法、微乳液法、模板合成法、离子交换法、气相沉淀法、溶胶凝胶法、微波法、总结与展望

如今能源和环境问题越发严峻，而光催化领域有着应对这两方面问题独特的优势。光催化产氢等有效的利用太阳能有望缓解能源问题，光催化降解有机物等又对解决环境污染问题有着极大的帮助，因此光催化领域有着极大的发展潜力。

硫化镉对于光催化领域的发展有着极大的作用，但其有着在光反应过程中空穴与光生电子易再次复合，光腐蚀现象较为明显等缺点，需要对其进行改性研究，来达到传导光生电子，克服纯硫化镉的上述缺陷，所以对硫化镉制备进行探究是必不可少的。

基于这些背景，本文综述了机械研磨法、水热合成法、微乳液法、模板合成法、离子交换法气相沉淀法、溶胶凝胶法、微波法等并对这些制备硫化镉的方法，并对这些方法进行总结和展望。

1.机械研磨法

机器研磨法是将镉源和硫源经由机械外力过程直接进行研磨，以使它们相互反应，得到纳米硫化镉。这种方法操作简单，以 NaS 和 Cd（OH）2 为原料在二十五度下研磨，能够获得粒子半径平均为60nm的硫化镉。但这种方法也容易产生结构缺陷[1]。

2.水热合成法

水热法是在封闭反应釜里，压力大于100MPa，温度高于一百度的水溶液中，物质相互反应的合成方法。这种方法有着成本较低、容易操作、便于控制反应程度等优势。杨志伟[2]等在以氯化镉、氯化铵、硫脲和氨水为原料制备硫化隔膜的实验中，利用水热法能较为容易的控制硫化镉膜的厚度。利用水热法还可以得到的納米硫化镉。Jang等人便使用乙二胺水热法获得形貌均匀的CdS纳米棒[3]。

3.微乳液法

在表面活性剂的作用下两种互不相溶的溶剂形成乳液，并在微泡中经过成核、聚结、团聚、热处理之后制得纳米粒子的方法叫做微乳液法，其特点是粒子的界面性与分散性比较好[4]。陈均利用硫代乙酰胺和氯化镉为原料利用微乳液法制得很高纯度的介孔硫化镉纳米粒子，在此实验中，此方法有着反应周期较长，反应不完全等缺点。

4.模板合成法

利用原位合成的方法，并且模板选择高分子化合物，可以得到纳米级硫化镉，这是一种常见的模板合成法。以凝胶为模板可以制得PMAA-CdS复合微球，当以PAMAM树形分子为模板时可以制备纳米簇状的CdS[5]。

5.离子交换法

由于溶度积的不同，能够使比较易溶的金属硫化物向更加难溶的硫化物转化，用这样的方法可以合成硫化镉。在这种方法中利用交换阴离子的方式制备CdS有着较好的效果。例如Bao[3]等人模板选择Cd（OH）2，通过硫离子与氢氧根离子交换得到了硫化镉多孔纳米片材料，有较大的比表面积。

6.气相沉淀法

将硫源和镉源直接进行加热成为蒸汽，然后反应得CdS，接着在一定条件下，让蒸汽凝成硫化镉的纳米颗粒的方法叫做气相沉淀法。外加四百伏电压，并直接通过物理方法进行加热蒸发，可以得到制得纳米带状硫化镉。同样Sánchez - López等利用此方法制得粒子大小均匀，平均粒径在八到十五纳米的硫化镉粒子[1]。

7.溶胶凝胶法

以含有高化学活性组分的化合物作为前驱体，在液相的状态下混合均匀使其发生一系列反应形成溶胶，然后溶胶陈化后聚合形成凝胶，最终通过热加工和干燥等处理后得到纳米粒子。这个方法有着反应条件简单、反应时间短等优点[6]。陈红明等利用这种方法顺利制得硫化镉颗粒，并对其晶体结构等展开研究。

8.微波法

这种方法利用微波辐射来诱导镉源和硫源发生化学反应，从而能在特定的条件下生成纳米CdS。硫化镉纳米粒子在这种方法中制得后粒子大小差别不大，能在催化体系中很好的分散开。选择硫代乙酰胺作为硫源，用微波法能制得平均粒径十二纳米的硫化镉纳米粒子[1]。

9.总结与展望

通过对以上方法的综述，可以发现制备纳米硫化镉的方法已经比较完善，研究者可以通过对于以上方法中不同条件的控制达到控制纳米硫化镉形貌的目的，并能够根据其具体研究课题选择合适的制备方法，能够在这样基础上进一步探究硫化镉的改性问题。同时基于硫化镉的缺点急需解决的背景，将来应在对硫化镉制备工艺更加深入的研究中，寻求制造成本更低、工艺流程更为简单更低且光催化效果更好的含硫化镉的光催化剂。

参考文献：

[1]刘永长. 天然高分子—纳米硫化镉复合膜的制备及性能研究[D].华东交通大学，2016.

[2]杨志伟，唐少炎，胡木林.薄膜太阳电池缓冲层硫化镉的制备[J].包装学报，2016，8（03）：21-26.

[3]郎笛. 硫化镉光催化材料的制备及其可见光催化性能研究[D].华中农业大学，2016.

[4] 单艳茹. 硫化镉光催化剂的合成、改性及抗腐蚀性能研究[D].天津工业大学，2018.

[5] 陈均. 微（细）乳液体系中聚合物胶乳和无机纳米粒子的制备研究[D].中国科学技术大学，2007.

[6] 陈红明，黄信凡，黄宏彬，李伟，陈坤基.SOL-GEL法制备的CdS纳米晶粒的量子尺寸效应[J].南京大学学报（自然科学版），1998（01）：40-44.