[發(fā)明專利]一種Cu

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911239313.1
• 申請(qǐng)日: 2019-12-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110759374A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳禮輝;胡海峰;李國(guó)華;方文韜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C01G3/12
• 分類號(hào): C01G3/12;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 33246 浙江千克知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 冷紅梅

本發(fā)明公開(kāi)了一種Cu_2?xS納米晶的形貌調(diào)控方法。本發(fā)明預(yù)先制備Cu_2?xS納米片作為種子，在惰性氣體保護(hù)下，以金屬氯化物為形貌調(diào)控劑，采用注入法高溫?zé)峤鈦嗐~硫醇化物使上述Cu_2?xS納米片種子沿特定方向再生長(zhǎng)進(jìn)而達(dá)到產(chǎn)物的形貌調(diào)控。本發(fā)明所得到的再生長(zhǎng)后的納米晶形狀分別為六棱柱和正十四面體，棱角分明，形狀規(guī)整。本發(fā)明中所使用的原料常見(jiàn)，成本低廉；設(shè)備操作方便，流程簡(jiǎn)潔；產(chǎn)物重復(fù)性好。

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種Cu_2-xS納米片的形貌調(diào)控方法。

(二)背景技術(shù)

20世紀(jì)以來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染嚴(yán)重影響人類的正常生活，因此綠色清潔可持續(xù)能源的開(kāi)發(fā)和環(huán)境污染的治理迫在眉睫。眾多方案中，半導(dǎo)體光催化技術(shù)由于清潔無(wú)二次污染，成為目前新能源開(kāi)發(fā)和環(huán)境治理的有力工具。傳統(tǒng)的光催化劑如二氧化鈦(TiO₂)和硫化鎘(CdS)由于較寬的能帶帶隙，只對(duì)占太陽(yáng)光輻射總能量5％的紫外光和43％的可見(jiàn)光有響應(yīng)，不能利用占太陽(yáng)光總能量52％的近紅外光。帶有銅空位的Cu_2-xS作為一種常見(jiàn)的p型半導(dǎo)體可以吸收可見(jiàn)光，獨(dú)特的局域表面等離子體(LSPR)效應(yīng)使其吸收波長(zhǎng)更長(zhǎng)的近紅外光。由于對(duì)可見(jiàn)光和近紅外光的雙重吸收，Cu_2-xS成為新型的近紅外光光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換、光催化和光傳感材料。

Cu_2-xS的這種LSPR這種效應(yīng)可以通過(guò)增強(qiáng)光散射、熱電子注入、誘導(dǎo)產(chǎn)生強(qiáng)烈的局域電場(chǎng)、加熱周?chē)橘|(zhì)等方法促進(jìn)光催化的氧化還原反應(yīng)速率、物質(zhì)傳輸、反應(yīng)分子吸附增強(qiáng)光催化性能。在對(duì)LSPR的研究中發(fā)現(xiàn)，半導(dǎo)體納米晶的形貌對(duì)吸收光的響應(yīng)閾值和局域電場(chǎng)強(qiáng)度及分布具有重大的影響，自摻雜半導(dǎo)體如Cu_2-xS、WO_3-x等可以通過(guò)調(diào)節(jié)自身形貌來(lái)改變光響應(yīng)閾值，再與其它材料復(fù)合，促進(jìn)光生載流子的分離進(jìn)而提升光催化效率。傳統(tǒng)的Cu_2-xS半導(dǎo)體納米晶一般通過(guò)高溫?zé)峤忏~硫化物而成，例如發(fā)明專利:CN201410151190.7，其形貌較為不均勻且形貌控制研究很少，無(wú)法做到精確調(diào)控。因此開(kāi)發(fā)一種調(diào)控Cu_2-xS半導(dǎo)體納米晶的形貌的方法對(duì)于銅硫?qū)侔雽?dǎo)體光催化領(lǐng)域具有重要的理論和實(shí)踐意義。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種原料常見(jiàn)、成本低廉、操作方便、流程簡(jiǎn)潔和重復(fù)性好的Cu_2-xS半導(dǎo)體納米晶的形貌調(diào)控方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種Cu_2-xS納米晶的形貌調(diào)控方法，所述方法包括：以Cu_2-xS納米片種子和銅鹽為原料，加入含金屬氯化物形貌調(diào)控劑的高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑1中，磁力攪拌加熱到100～140℃并維持10min～2h除去混合溶劑中的水分和氧氣，然后用注射器取含脂肪族硫醇的高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑2注入上述混合溶劑，利用Schlenk系統(tǒng)反復(fù)除氣填充惰性氣體，之后升溫至220～240℃并維持20min～2h；反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液冷卻至室溫，加入洗滌劑超聲離心分離洗出有機(jī)溶劑，得到Cu_2-xS納米晶，分散至分散液保存。

本發(fā)明通過(guò)調(diào)控加入的金屬氯化物形貌調(diào)控劑種類和溫度等參數(shù)，利用額外銅源和硫源，經(jīng)納米顆粒再生長(zhǎng)的方法最終獲得不同形貌的Cu_2-xS納米晶。

所述銅鹽為下列之一：氯化亞銅、乙酸銅、硝酸銅、硬脂酸銅；

所述的金屬氯化物形貌調(diào)控劑為下列之一：SnCl₂、SnCl₄、MnCl₄、TiCl₄、ZnCl₂、PbCl₄；

所述高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑1和高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑2各自獨(dú)立為下列之一或其中兩種以上的混合物：油胺、十八烯、油酸；