[發(fā)明專利]一種納米片組成的Cu9S5空心26面體的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710147840.4
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106830049B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設計）人: 曾毅;金松星;鄭偉濤
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: C01G3/12
• 分類號: C01G3/12;C30B7/14;C30B29/46
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司22201
• 代理人: 朱世林

技術領域

本發(fā)明屬于納米材料制備的技術領域，具體涉及一種納米片組成的Cu₉S₅空心26面體顆粒的制備方法，該類空心結構在非貴金屬光催化水氧化領域中表現(xiàn)出良好的催化性能，以及太陽能電池、冷電極和納米開關等領域具有潛在應用價值。

背景技術

近幾年，空心結構顆粒引起人們極大的興趣，由于其具有內部空間、低密度、大比表面積、較強穩(wěn)定性和表面滲透性等特點，在催化、光電傳感器、藥物傳輸載體、光子晶體、能量存儲器件和納米化學反應等方面有著重要的應用前景。當前關于合成空心結構的策略主要有肯柯達爾效應、酸刻蝕、配位多聚物自模板直接生長和固體熱分解過程，制備如Cu₇S₄、 Fe₂O₃、MnO、ZnO、TiO₂空心籠狀結構顆粒。但是上述制備過程需要進一步熱或酸處理，過程復雜、制備成本高和易于造成環(huán)境污染。因此，發(fā)展低溫條件、環(huán)境友好、快速合成空心籠狀結構顆粒的新方法具有重要的學術意義和應用價值。

Cu_xS是一種典型的窄帶隙P-型半導體，禁帶寬度為1.2-2.2eV，由于其良好的光電性能而被廣泛用于各個研究領域。例如Cu_xS可被用作光催化劑，通過光催化水氧化反應，在太陽能電池中具有潛在的應用，為解決能源短缺問題提供了一種途徑；Cu_xS納米材料具有良好的電化學性能，是一種潛在的鋰離子電池負極材料；利用Cu_xS在光子吸收方面的能力可以在光伏領域有所應用。人們已投入大量精力發(fā)展制備不同形貌Cu_xS的方法，例如，納米線、納米盤、納米片等。Wu科研小組以銅-硫醇鹽聚合物為前驅物，采用無溶劑熱分解合成均勻的硫化亞銅納米線(Ling C,Yu-Biao C,Li-Ming W.Synthesis of uniform Cu₂S nanowires from copper-thiolate polymer precursors by a solventless thermolytic method.[J]. Journal of the American Chemical Society,2004,126(50):16334-5.)；Li科研小組通過引入 Tin(IV)-X復雜體作為無機表面配體，柱狀自組裝合成硫化亞銅六角納米盤(Xiaomin L, Huaibin S,Jinzhong N,et al.Columnar self-assembly of Cu₂S hexagonal nanoplates induced by tin(IV)-X complex as inorganic surface ligand.[J].Journal of the American Chemical Society, 2010,132(37):12778-9.)；由于特殊的空心多面結構具有比表面積大、活性位置多等優(yōu)點使其在多種領域展示出潛在的應用價值。最近，日本東京大學Teranishi小組以氧化亞銅納米晶體為模板合成CuxS贗晶納米籠狀結構(H.-L.Wu,R.Sato,A.Yamaguchi,et al.Formation of pseudomorphic nanocages from Cu₂O nanocrystals through anion exchange reactions[J].Science, 2016,351(6279):1306-1310.)。但以上合成過程，均有有毒溶劑參與其中，并且這些制備過程存在花費較高、操作繁瑣以及產(chǎn)生環(huán)境污染等缺點。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是，克服背景技術存在的缺點，提供一種低成本、操作簡單、反應速率快、環(huán)境友好、低碳高效的制備納米片組成的Cu₉S₅空心26面體顆粒的制備方法。

本發(fā)明采取的具體技術方案如下：

一種納米片組成的Cu₉S₅空心26面體的制備方法，具體步驟如下：

(1)首先將0.01摩爾的CuSO4·5H₂O與去離子蒸餾水攪拌混合，用量比例為每0.01摩爾的CuSO4·5H₂O使用100毫升去離子蒸餾水，在60℃水浴中攪拌反應5-20分鐘；