[發明專利]由納米片構成的栗子狀硫化銅空心微米球的制備方法

無效

• 申請號: 201210560302.5
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103058259A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 朱啟安;吳堯;譚志剛;郭訊枝;譚香;占凱
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C01G3/12
• 分類號: C01G3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種無機功能納米結構材料的制備方法，特別涉及一種采用水熱-反相微乳液-界面反應法制備由納米片構成的栗子狀硫化銅空心微米球的方法。

背景技術

硫化銅作為一種重要的P型半導體材料，具有優異的光、電、磁以及其它物理和化學性質，被廣泛應用于太陽能電池裝置、熱電冷卻材料、光催化、高容量鋰離子電池陰極材料、微波保護涂層以及非線性光學材料等領域。近年來，納米材料特別是由一維、二維納米材料構筑成的具有特殊形貌的納米結構由于具有優異的光學、電學、催化等性能以及在納米器件上的潛在應用，引起了科技工作者的廣泛關注。目前，利用模板法、超聲波和微波輻射法、化學氣相沉積法、水熱法、溶劑熱法、生物分子輔助法等方法成功制備了各種形貌的硫化銅納米結構材料，但這些方法或存在工藝復雜、難以實現工業化生產，或存在產品粒子形貌尺寸難以精確控制、產品質量差，或存在產品純度低、生產成本高等缺陷。因而，尋求簡單、便利和易于工業化生產的方法來合成各種形貌和尺寸的納米結構材料引起了人們的極大興趣。若將模板法中的軟模板法即反相微乳液法與水熱法相結合，同時引入界面反應，就能將反相微乳液法的優點(易調控產品形貌)與水熱法的優點(反應活性高、產品結晶度較高)結合起來，同時，通過界面反應使反應在反相微乳液水核的油/水界面上進行使產品具有空心結構，并利用硫化銅六角相晶體結構易形成片狀形貌的特點，從而制備出結晶良好、形貌尺寸大小可控、具有空心結構的由納米片構成的硫化銅微米球超結構。即通過改變反相微乳液中水與表面活性劑的物質的量之比值ω、助表面活性劑與表面活性劑的物質的量之比值P、反應溫度、反應時間以及反應物濃度等因素控制微米球的尺寸大小和形貌；利用水熱法較高的反應溫度使制得的微米球具有較高的結晶度，并使反應物具有高的反應活性；利用界面反應，使反應在反相微乳液滴的油/水界面上進行，生成的晶體在界面上組裝而制備出空心結構的產品。目前，國內外以可溶性的銅鹽、乙二胺(en)、CS₂為原料，用水熱-反相微乳液-界面反應法來制備由納米片構成的栗子狀硫化銅空心微米球的方法還未見文獻報道。

發明內容

本發明的目的是提供一種尺寸和形貌可控、分散性良好而沒有團聚的由納米片構成的栗子狀硫化銅空心微米球的制備方法。

本發明的目的是通過如下方式實現的：一種由納米片構成的栗子狀硫化銅空心微米球的制備方法：

(a)將可溶性的銅鹽用去離子水溶解，加入乙二胺，可溶性銅鹽中的Cu²⁺與乙二胺的物質的量之比值為1∶2～3，再用去離子水稀釋成0.3～0.8mol/L的[Cu(en)₂]²⁺溶液；

(b)將表面活性劑、助表面活性劑和油相與[Cu(en)₂]²⁺溶液混合，助表面活性劑與表面活性劑的物質的量之比值P為4～5，[Cu(en)₂]²⁺溶液中水與表面活性劑的物質的量之比值ω為20～40，油相的體積為表面活性劑與助表面活性劑體積之和的6～10倍；加熱至40～50℃，然后強烈磁力攪拌10～30分鐘，得均勻的含[Cu(en)₂]²⁺的反相微乳液；

(c)在含[Cu(en)₂]²⁺的反相微乳液中加入CS₂，CS₂的物質的量為乙二胺的1.5～2.0倍，攪拌均勻，得混合液；然后，將混合液注入帶有聚四氟乙烯內襯反應釜中，于110～130℃反應6～24小時；

(d)反應結束后，自然冷卻至室溫，然后離心分離，得黑色沉淀；將黑色沉淀用無水乙醇和去離子水交替超聲洗滌，洗去沉淀表面吸附的有機溶劑和其它雜質后，于恒溫干燥箱中干燥即得到由納米片構成的栗子狀硫化銅空心微米球。

所述的可溶性銅鹽是氯化銅、硫酸銅、硝酸銅或醋酸銅。

所述的表面活性劑是辛基酚聚氧乙烯(9)醚(Triton?X-100)、烷基酚聚氧乙烯(10)醚(OP-10)或壬基酚聚氧乙烯醚(TX-10)。

所述的助表面活性劑是正己醇、正丁醇、正辛醇或正戊醇。

所述的油相是環己烷、異辛烷、正辛烷或庚烷。

所制得的栗子狀硫化銅微米球的直徑為0.5～0.9μm，具空心結構，晶體結構為六角相，且微米球是由長50～190nm、寬10～20nm、厚2～4nm的納米片組裝而成的，納米片為單晶結構。