[發明專利]一種在泡沫鎳上生長四硫七銅一鉀微米線陣列的制備方法

在審

• 申請號: 201911230421.2
• 申請日: 2019-12-04
• 公開（公告）號: CN110950372A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 張開友;薛永剛;吳麗婷;張瑜;覃愛苗;陳碩平
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C01G3/00
• 分類號: C01G3/00;C23C18/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種在泡沫鎳上生長四硫七銅一鉀微米線陣列的制備方法，該微米線陣列均勻分布于泡沫鎳骨架上，其直徑約為0.5～3微米，長度約為50～200微米。制備過程主要分為在泡沫鎳上鍍銅和水熱反應生長四硫七銅一鉀微米線陣列兩步。泡沫鎳上鍍銅：先將泡沫鎳用鹽酸處理，再將其放入鍍銅溶液中浸泡一定時間，經清洗和干燥后即得鍍銅的泡沫鎳。在鍍銅的泡沫鎳上生長四硫七銅一鉀微米線陣列：先按一定比例配制含有無水乙醇、硫粉和氫氧化鉀的混合液，接著將該混合液轉移到內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，并放入鍍銅的泡沫鎳，密封后進行水熱反應，反應結束后經清洗、干燥，即得到在泡沫鎳上生長的四硫七銅一鉀微米線陣列。

技術領域

本發明涉及微/納米材料合成領域，具體地說，特別涉及一種在泡沫鎳材料上生長四硫七銅一鉀微米線陣列的制備方法。

背景技術

堿金屬離子嵌入Cu-S晶格體系中，形成三元A-Cu-S化合物(A為堿金屬元素)，其多樣的組成結構以及傳輸特性已被研究者報道。KCu₇S₄是A-Cu-S體系中的一種，在室溫下可以作為半導體材料。KCu₇S₄具有準一維通道結構，由鉀離子嵌入Cu-S晶格中形成，其中K⁺位于一維通道中。由于KCu₇S₄中存在Cu原子空位，有相對較高的電導率。Y.-K.Kuo等人在1998年發表的論文中闡述并研究了準一維結構的KCu₇S₄表現出的低溫相變和電阻反常現象。除此以外，Shuge Dai等人在2013年采用水熱法合成了KCu₇S₄納米線，再用Mn顆粒包覆KCu₇S₄納米線，其表現出較高的比電容和能量密度及良好的循環穩定性。萬步勇等人在2013年在采用水熱法合成Cu₂S納米晶的基礎上，通過調整堿含量(KOH或NaOH)，一步實現了K，Na離子的原位摻雜，獲得了KCu₇S₄和NaCu₅S₃納米晶體，并對產物進行了表征和光學性質測試，討論了產物的摻雜形成機理。C.G.Hu等人采用基于密度泛函理論(DFT)第一性原理計算，研究了K⁺、Li⁺和H⁺在原子水平上的詳細機理，并使用The Nudged Elastic Band的方法計算KCu₇S₄通道中離子的擴散機制。目前的四硫七銅一鉀的制備方法中，大多數制備的是粉末狀的產物，尚未有在泡沫鎳上生長四硫七銅一鉀微米線陣列的報道。基于此，本發明首次在泡沫鎳材料上生長四硫七銅一鉀微米線陣列，優化了制備工藝，降低了反應溫度，縮短了反應時間，過程簡單，更加適合工業化生產。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在泡沫鎳材料上生長四硫七銅一鉀微米線陣列的制備方法，并且本制備方法反應條件溫和，溫度相對較低，時間較短，成本低廉，過程簡單。

為達到上述目的，本發明的技術方案為：一種在泡沫鎳上生長四硫七銅一鉀微米線陣列的制備方法，其特征在于：按照如下步驟完成：

(1)、裁剪面積為1～3cm²的泡沫鎳，用清水、無水乙醇在超聲波設備中洗滌15～30分鐘，備用；

(2)、將步驟(1)所得的泡沫鎳用1～3mol/L的鹽酸溶液浸泡10～15分鐘后取出，用清水沖洗干凈，置于40～60℃的干燥設備中30～60分鐘，烘干備用；

(3)、稱取硫酸銅(1.0～1.2g)，酒石酸鉀鈉(3.5～4.0g)，氫氧化鈉(1.5～2.0g)，依次用清水溶于100mL燒杯中，攪拌均勻后滴加甲醛溶液(1.0～1.5mL)，加清水至100mL，再次攪拌均勻后得到鍍銅的鍍液；