[發明專利]一種納米片狀硫化銅材料的制備方法

有效

• 申請號: 201610012867.8
• 申請日: 2016-01-11
• 公開（公告）號: CN105668607B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 李喜飛;李德軍;董立天;顏波;鄯慧;范林林
• 申請（專利權）人: 天津師范大學
• 主分類號: C01G3/12
• 分類號: C01G3/12;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司12207
• 代理人: 朱紅星

技術領域

本發明屬于無機功能納米結構材料制造技術領域，具體涉及納米片狀硫化銅材料的制備方法。

背景技術

半導體材料是介于導體和半導體之間的材料，它的能隙約為1~3eV，因此只要給予適當條件的能量激發，或是改變其能隙之間間距，就可以改變半導體材料的導電性，正因為這種特性使得半導體材料在各個領域有著廣泛的應用，如大部分的電子產品。硫化銅是一種間接帶隙的P型的半導體材料，具有優異的光學、電學和催化性能，它在金屬導電方面、非線性光學材料方面、太陽能電池接收器、光學過濾器、催化劑等方面有著很廣闊的應用前景。近年來，納米材料特別是由一維、二維納米材料構筑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。納米材料至少在一個方向上的尺寸會小于100nm，這是它具有優異的性質的主要原因，隨著材料尺寸的不斷減小，納米材料還會表現出一些獨特的性能，例如，量子尺寸效應、小尺寸效應、表面和界面效應、量子隧道效應等，這些性質使得納米材料在環境保護、國防科技、紡織業、精細化工等多個領域有著重要的應用，目前，多技術和方法也被發展用來制備微納米結構的CuS，如水熱法，微波輻射法，超聲化學合成法，磁控濺射法，化學氣相沉積法以及模板法等經常被使用于硫化銅的制備過程，到目前為止，各種結構和形貌的硫化銅已經被合成出來了，比如：納米片、納米花、納米棒、納米線等以及由納米片交錯聚集而成的不同納米結構自組裝體系。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，尋求一種合適的制備方法顯得尤為重要，水熱法由于成本比較低，所得產物的分散性比較好，并且產物的純度比較高，目前受到了研究者的廣泛關注。國內外采用固態單質銅和單質硫作為反應物，利用水熱的方法制備納米硫化銅的方法還未見文獻報道。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種制備工藝簡單、成本低廉、形貌可控、環境污染低的硫化銅納米片的制備方法。

本發明的方法一次包括以下步驟：

a． 將原料銅箔和硫磺按照一定的比例溶于50ml無水乙醇中，然后加入調整形貌的試劑。

b． 將上述混合物取40ml置于50ml的水熱反應釜中，置于水熱爐中40~180℃進行6h~20h的水熱反應；

c． 水熱反應結束后，將所得產物經離心分離后，分別用去離子水和無水乙醇反復洗滌，最后在60℃的烘箱中烘干12h得到最終產物。

所述的調整形貌的試劑為氟化氨。

優選的步驟a中，銅箔和硫磺的質量比為1：0.5~3以及氟化氨的質量為0.01~0.1g。步驟b中水熱反應的時長是10~18h。

本發明的關鍵點在反應物銅箔和硫磺的質量比、水熱反應時長和調整形貌劑的用量。經過實驗分析發現銅箔和硫磺的質量比過大或過小會導致反應所制得的硫化銅納米片的厚度較大；隨著時長的逐漸增長，發現硫化銅納米片的厚度逐漸減小，但超過14h后就會出現厚度增加的趨勢；形貌調整劑氟化氨的用量直接導致合成樣品是否成片。

本發明公開的納米片狀硫化銅材料的制備方法與現有技術相比所具有的積極效果在于：

本發明采用簡單的水熱合成法，引入形貌調整試劑以及簡單的原料，簡化

了制備工藝，降低了反應成本，并使得硫化銅的形貌可以控制，降低環境污染

程度，實現了綠色合成。

附圖說明：

圖1為本發明實施例八制得的硫化銅納米片的XRD譜圖；

圖2為本發明實施例一制得的硫化銅納米片微觀形貌圖（SEM）；

圖3為本發明實施例二制得的硫化銅納米片微觀形貌圖（SEM）；

圖4為本發明實施例三制得的硫化銅納米片微觀形貌圖（SEM）；

圖5為本發明實施例四制得的硫化銅納米片微觀形貌圖（SEM）；

圖6為本發明實施例五制得的硫化銅納米片微觀形貌圖（SEM）；

圖7為本發明實施例六制得的硫化銅納米片微觀形貌圖（SEM）；

圖8為本發明實施例七制得的硫化銅納米片微觀形貌圖（SEM）；

圖9為本發明實施例八制得的硫化銅納米片微觀形貌圖（SEM）。

具體實施方式