[發明專利]一種硫化鉍納米棒的制備方法

有效

• 申請號: 201610272787.6
• 申請日: 2016-04-28
• 公開（公告）號: CN105800687B
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 陳芬;李娣;陳敏;羅必富
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C01G29/00
• 分類號: C01G29/00;B82Y40/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及硫化鉍(Bi₂S₃)，特指一種以硝酸鉍、鎢酸鈉和硫代乙酰胺為原料的制備硫化鉍納米棒的方法，尤其是一種制備工藝簡單，產品形貌均一的制備方法。

背景技術

納米微粒的小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等使其在磁、光、電、敏感等方面呈現出常規材料不具備的特性，在電子、光學、催化、磁性、生物醫學等材料以及涂料方面有廣闊的應用前景。特別是一維納米結構(如納米棒、線、帶等)，因其結構獨特，在基礎研究和工業應用中極具潛力。

硫化鉍(Bi₂S₃)隸屬四方晶系，通常為暗棕色粉末狀固體，其中Bi原子以五配位的方式構成近似四方錐多面體的結構，Bi-S之間通過靜電作用相互吸引。在自然界中，硫化鉍廣泛存在于輝鉍礦，在傳感器、光電半導體、熱電半導體、電化學儲氫等領域具有很高的應用前景。塊狀硫化鉍在室溫下帶隙為1.3eV，屬于直接帶隙半導體材料，具有良好的光電效應和熱電效應，在光電二極管和太陽能電池方面有很好的應用前景。且由于硫化鉍納米材料的光電轉化效應相應于塊狀硫化鉍材料得到了改良，使得硫化鉍一維納米結構在光電傳感器和催化方面應用廣泛。

然而，目前所報道的制備的硫化鉍納米棒的方法有一定的局限性，對產物的性質和形貌均有一定的影響。本發明所制備的硫化鉍納米棒形貌均一、比表面積大，因此在光催化以及太陽能電池的應用方面可以提供更多的活性位點，可以成為一個更有潛力的光催化以及太陽能電池材料。

發明內容

本發明目的是提供一種以硝酸鉍、鎢酸鈉和硫代乙酰胺為原料，利用水熱法來合成形貌均一穩定的硫化鉍納米棒的方法。

本發明通過以下步驟實現：

(1)制備鎢酸鉍花球：按照化學計量比稱取鎢酸鈉溶于蒸餾水，攪拌至完全溶解，再按照化學計量比稱取硝酸鉍加入其中，攪拌至底部沒有白色的顆粒沉淀，使鎢酸鈉和硝酸鉍完全反應，調節溶液pH值至1，再繼續攪拌使得溶液混合均勻；停止攪拌后，將所得溶液轉移到內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，水熱反應，待自然冷卻至室溫后，離心出白色固體，用蒸餾水和乙醇交替洗滌三次，離心，烘干，研磨至粉末狀，得到鎢酸鉍花球。

所述水熱溫度為160-180℃，反應時間為16-24h。

所述溶于蒸餾水，蒸餾水的加入量為反應釜體積的60％

(2)制備硫化鉍納米棒：稱取鎢酸鉍花球，溶于蒸餾水中，攪拌使其分散均勻。將硫代乙酰胺溶于其中，繼續攪拌使得混合均勻；攪拌停止后，將所得溶液轉移到內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，水熱反應，待自然冷卻至室溫后，離心出黑色固體，用蒸餾水和乙醇交替洗滌三次，離心，烘干，研磨至粉末狀。

所述熱水溫度為160-180℃，反應時間為16h-24h。

硫代乙酰胺的加入量使得S元素質量占鎢酸鉍的10％。

本專利用一種新的方式發明了硫化鉍納米棒，它的比表面積更大，活性更高，S原子與鎢酸鉍納米片上的Bi原子反應，將納米片變成納米棒。

附圖說明

圖1是加入不同硫源的質量所對應產物的SEM圖。圖a到f對應的分別是硫元素的質量分別為1％、2％、4％、6％、8％、10％?？梢钥闯?，隨著加入硫的量的增多，產物逐漸從納米片狀的鎢酸鉍轉變為納米棒狀的硫化鉍(10％)。

圖2是加入硫源后不同水熱反應時間所對應的SEM圖；圖a到f對應的反應時間分別是4h、6h、8h、12h、16h、24h?？梢钥闯觯S著反應時間的增加，產物的形貌也逐漸從由納米片組成的花球狀轉變為納米棒結構(16h以上)。

圖3是鎢酸鉍和硫化鉍的XRD圖。圖a是鎢酸鉍的XRD以及所對應的標準卡片PDF#39-0256，可以看出，所合成的鎢酸鉍與標準卡片的峰是吻合的；圖b是硫化鉍的XRD以及所對應的標準卡片PDF#65-3884，可以看出，通過本方法所合成的物質是純的硫化鉍，而且結晶性也非常好。

具體實施方式

實例1不同S源的質量比對產物形貌的影響

稱取1mmol的鎢酸鈉溶于30ml蒸餾水，攪拌至完全溶解，再稱取2mmol的硝酸鉍加入其中，攪拌2h，底部沒有白色的顆粒沉淀，使鎢酸鈉和硝酸鉍完全反應，調節溶液pH至1，再繼續攪拌30min；停止攪拌后，將所得溶液轉移到50ml內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，水熱反應，160℃反應24h，待自然冷卻至室溫后，離心出白色固體，用蒸餾水和乙醇交替洗滌三次，離心，烘干，研磨至粉末狀。