[發(fā)明專利]一種硫化銅空心球的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710013063.0
• 申請日: 2007-01-16
• 公開（公告）號: CN101054197A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱海濤;王繼鑫;張燦英
• 申請（專利權(quán)）人: 青島科技大學(xué)
• 主分類號: C01G3/12
• 分類號: C01G3/12;B01J13/02
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所
• 代理人: 于正河

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種硫化銅空心球的制備方法，屬于無機(jī)材料和功能材料制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景：

空心球是指一類尺寸在納米至微米之間的具有特殊結(jié)構(gòu)的材料。由于這類材料具有密度低，比表面積大，穩(wěn)定性好和具有表面滲透能力的特點(diǎn)，因此在化學(xué)、生物和材料科學(xué)等領(lǐng)域均有重要的應(yīng)用，空心球殼以及由空心球殼堆積而成的多孔材料在催化領(lǐng)域、緩釋藥物的包裝、人造細(xì)胞的模擬及蛋白質(zhì)、酶、DNA等生物活性分子的包覆保護(hù)以及作為涂料的填料或顏料等各個領(lǐng)域都有很大的潛在的應(yīng)用價值，成為材料研究領(lǐng)域內(nèi)引人注目的方向之一。

硫化銅是一種重要的半導(dǎo)體材料，由于其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)引起了人們越來越多的關(guān)注。硫化銅可用來制造太陽能電池、催化劑，光敏電阻、光記錄材料等。基于硫化銅廣泛應(yīng)用，研究人員已經(jīng)合成了包括納米線、納米棒、納米帶、納米管以及雪花狀等在內(nèi)的許多形貌的硫化銅。目前，關(guān)于合成硫化銅空心球的報道比較少見，Xiangying?Chen(Xiangying?Chen，Zhenghua?Wang，Xiong?Wang，RuiZhang，Xinyuan?Liu，Wanjuan?Lin，Yitai?Qian，Journal?of?Crystal?Growth.263，(2004)，570-574)等運(yùn)用水熱法在高溫高壓的條件下分解硫脲與銅離子的絡(luò)合物得到了微米級的硫化銅空心球。Jin-Zhong?Xu(Jin-Zhong?Xu，Shu?Xu，Jun?Geng，Gen-Xi?Li，Jun-Jie?Zhu，Ultrasonics?Sonochemistry.13，(2006)，451-454)等在超聲波的條件下合成了硫化銅空心球。然而這些方法工藝比較繁瑣、對設(shè)備要求高，很難在工業(yè)生產(chǎn)中推廣使用。因此，設(shè)計(jì)出工藝簡單、操作簡便、對設(shè)備要求低的方法進(jìn)行硫化銅空心球的生產(chǎn)具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供的一種硫化銅空心球的制備方法，通過實(shí)施這種方法可以得到一種形態(tài)穩(wěn)定、分散好的硫化銅空心球，同時該方法條件溫和、工藝簡單，原料利用率高、成本低、易于工業(yè)化。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明制備硫化銅空心球的方法包括以下步驟：

先將金屬銅可溶性鹽和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶解于水中，形成澄清溶液，其金屬銅可溶性鹽、聚乙烯吡咯烷酮、水三者的比例為：1×10^-5～5×10^-2摩爾∶0～5×10^-2摩爾∶1升；

再在攪拌的條件下，將還原劑按澄清溶液中銅離子摩爾數(shù)的0.2～10倍加入到制備的澄清溶液中，反應(yīng)5～60分鐘，得到橙黃色懸浮液；

然后在攪拌的條件下，將硫源按橙黃色懸浮液中銅離子摩爾數(shù)的0.5～10倍加入到制備的橙黃色懸浮液中，控制反應(yīng)溫度為10～90℃、反應(yīng)時間為10分鐘-24小時即制備成硫化銅空心球產(chǎn)品。

本發(fā)明中所述的金屬銅可溶性鹽包括硫酸銅、氯化銅、乙酸銅中的任一種；所述的澄清溶液中Cu²⁺的濃度為1×10^-5～5×10^-2mol·L^-1，PVP與溶液中Cu²⁺的摩爾比為0～1。

本發(fā)明所述的還原劑為水合肼或抗壞血酸或肼；還原劑為澄清液相中Cu²⁺的摩爾數(shù)的0.2～10倍。

本發(fā)明所述的硫源物質(zhì)為硫代乙酰胺或硫脲或硫化鈉；硫源為橙黃色懸浮液相中Cu²⁺的摩爾數(shù)的0.5～10倍。

本發(fā)明所述的制備方法中可溶性銅鹽∶聚乙烯吡咯烷酮∶還原劑∶硫源∶水的摩爾比是：1×10^-5～5×10^-2摩爾∶0～5×10^-2摩爾∶2×10^-6～5×10^-1摩爾∶5×10^-6～5×10^-1摩爾∶1升。

對所制備的硫化銅空心球產(chǎn)品進(jìn)行透射電鏡分析，從所制得的硫化銅空心球的TEM和XRD圖中顯示的結(jié)果表明其產(chǎn)品優(yōu)于現(xiàn)有產(chǎn)品，所得硫化銅空心球的直徑為100-800nm，球殼厚度20-100nm，球殼由粒徑5-30nm的顆粒組成。

本發(fā)明與現(xiàn)有制備硫化銅空心球的方法相比，其方法簡單、原料利用率高、無需脫除模板，工藝簡單；所制備的硫化銅空心球分散性好、壁厚均勻、產(chǎn)率高；其使用的原料廉價易得，所需生產(chǎn)設(shè)備簡單，能源消耗低，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

具體實(shí)施方式：