一种在导电玻璃上制备硫化铜薄膜的工艺的制作方法

本发明属于无机纳米材料技术领域，具体涉及一种疏松多孔的硫化铜薄膜的制备方法。

背景技术：

硫化铜是一种具有良好的导电性、化学敏感性和光电性能的无机材料。具有纳米结构的硫化铜更是因为具有特殊的性质，所以在诸多领域得到了广泛的应用。

硫化铜的制备具有多种多样的方法，溶剂热反应[Gorai S.,Ganguli D.,Chaudhuri S.Morphological control in solvothermal synthesis of copper sulphides on copper foil[J].Materials Research Bulletin,2007,42(2):345-353；Shamraiz U.,Hussain R.A.,Badshah A.Fabrication and applications of copper sulfide(CuS)nanostructures[J].Journal of Solid State Chemistry,2016,238,25-40]、连续粒子层吸附与反应法[Ali Yildirim M.,A.,Astam A.Annealing and light effect on structural,optical and electrical properties of CuS,CuZnS and ZnS thin films grown by the SILAR method[J].Physica E:Low-dimensional Systems and nanostructures,2009,41(8):1365-1372]以及化学浴沉积[Nien Y.-T.,Chen I.-G.Rapid thermal annealing of chemical bath-deposited CuxS films and their characterization[J].Journal of Alloys and Compounds,2009,471(1-2):553-556]的方法。然而这些方法通常需要特殊的条件与严格的实验过程控制，且制备成本高，不适合大量的生产。因此，一种简单又实用的制备方法是当前所需。

技术实现要素：

本发明提供了一种均匀多孔的硫化铜薄膜的制备方法，制备工艺简单，制备条件温和，环境友好，成本低廉，制备得到的膜层均匀疏松多孔。

为获得上述薄膜，本发明采用的技术方案是：

1)将分析纯的可溶性铜盐加入100ml去离子水中，制备成Cu²⁺浓度为0.05-0.1mol/L的透明溶液，向溶液中加入3-5ml的三乙醇胺溶液，使得溶液变为悬浊液，所得溶液记为溶液A；

2)向溶液A中加入5-15ml的25％的氨水，强烈的搅拌10min，得到清澈透亮的蓝色溶液，随后向该混合溶液中加入NaOH，使得其浓度为00.1-0.2mol/l，得到溶液B；

3)以硫脲作为硫源，向溶液B中加入一定量的硫脲，使得其浓度为0.05-0.1mol/l，,并在30-40℃下反应3-5h；

4)将上述得到的硫化铜用去离子水进行洗涤，并用冷冻干燥机进行干燥；

5)将导电玻璃基板在丙酮、乙醇、去离子水中分别超声震荡10-30min，再用乙醇润洗，并吹干，放置备用；

6)取一定量的乙二醇将上述硫化铜粉末制备成浆料，并刮涂在FTO导电玻璃上，经150-180℃烧结30-60min，制备出致密均一的硫化铜薄膜。

上述可溶性铜盐指的是氯化铜和醋酸铜。

该方法制备出的硫化铜薄膜均匀疏松，多孔，制备工艺简单，制备条件温和，环境友好，成本低廉。

附图说明

图1是本发明实例1所制备的硫化铜薄膜的X-射线衍射(XRD)图谱；

图2是本发明实例1所制备的硫化铜薄膜的SEM图像。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

实施例1

采用配量比为

1)将分析纯的氯化铜加入100ml去离子水中，制备成Cu²⁺浓度为0.05mol/L的透明溶液，向溶液中加入4ml的三乙醇胺溶液，使得溶液变为悬浊液，所得溶液记为溶液A；

2)向溶液A中加入10ml的25％的氨水，强烈的搅拌10min，得到清澈透亮的蓝色溶液，随后向该混合溶液中加入NaOH，使得其浓度为0.1mol/l，得到溶液B；

3)以硫脲作为硫源，向溶液B中加入一定量的硫脲，使得其浓度为0.05mol/l，,并在35℃下反应4h；

4)将上述得到的硫化铜用去离子水进行洗涤，并用冷冻干燥机进行干燥；

5)将导电玻璃基板在丙酮、乙醇、去离子水中分别超声震荡15min，再用乙醇润洗，并吹干，放置备用；

6)取一定量的乙二醇将上述硫化铜粉末制备成浆料，并刮涂在FTO导电玻璃上，经180℃烧结30min，制备出致密均一的硫化铜薄膜。

图1为所制备的硫化铜薄膜的X-射线衍射(XRD)图谱，从图中可以看出，用此方法制备出的薄膜的成分确实为硫化铜，其27.7,29.3,31.8,47.9,52.7,以及59.3°处的衍射峰与靛铜矿CuS的(101),(102),(103),(110),(108),以及(116)晶面对应，且三大主峰强度较高，故其结构为靛铜矿的硫化铜。

图2为硫化铜薄膜的SEM图像，表征了其表面光学形貌，从图中可以看出，从图中可以看出，该薄膜表面均匀，为疏松多孔的结构。

实施例2

1)将分析纯的氯化铜加入100ml去离子水中，制备成Cu²⁺浓度为0.1mol/L的透明溶液，向溶液中加入3ml的三乙醇胺溶液，使得溶液变为悬浊液，所得溶液记为溶液A；

2)向溶液A中加入10ml的25％的氨水，强烈的搅拌10min，得到清澈透亮的蓝色溶液，随后向该混合溶液中加入NaOH，使得其浓度为0.1mol/l，得到溶液B；

3)以硫脲作为硫源，向溶液B中加入一定量的硫脲，使得其浓度为0.05mol/l，,并在35℃下反应5h；

4)将上述得到的硫化铜用去离子水进行洗涤，并用冷冻干燥机进行干燥；

5)将导电玻璃基板在丙酮、乙醇、去离子水中分别超声震荡10min，再用乙醇润洗，并吹干，放置备用；

6)取一定量的乙二醇将上述硫化铜粉末制备成浆料，并刮涂在FTO导电玻璃上，经180℃烧结30min，制备出致密均一的硫化铜薄膜。

采用该方法制备出的薄膜其结晶度没有实例一中的高，其中有一些峰在XRD图像中并没有显示出来，且其形貌并不如实例1中致密均一，上面多为疏松小孔。

实施例3

1)将分析纯的醋酸铜加入100ml去离子水中，制备成Cu²⁺浓度为0.05mol/L的透明溶液，向溶液中加入4ml的三乙醇胺溶液，使得溶液变为悬浊液，所得溶液记为溶液A；

2)向溶液A中加入15ml的25％的氨水，强烈的搅拌10min，得到清澈透亮的蓝色溶液，随后向该混合溶液中加入NaOH，使得其浓度为0.1mol/l，得到溶液B；

3)以硫脲作为硫源，向溶液B中加入一定量的硫脲，使得其浓度为0.1mol/l，,并在40℃下反应5h；

4)将上述得到的硫化铜用去离子水进行洗涤，并用冷冻干燥机进行干燥；

5)将导电玻璃基板在丙酮、乙醇、去离子水中分别超声震荡15min，再用乙醇润洗，并吹干，放置备用；

6)取一定量的乙二醇将上述硫化铜粉末制备成浆料，并刮涂在FTO导电玻璃上，经180℃烧结60min，制备出致密均一的硫化铜薄膜。

实施例4

1)将分析纯的醋酸铜加入100ml去离子水中，制备成Cu²⁺浓度为0.1mol/L的透明溶液，向溶液中加入3ml的三乙醇胺溶液，使得溶液变为悬浊液，所得溶液记为溶液A；

2)向溶液A中加入5ml的25％的氨水，强烈的搅拌10min，得到清澈透亮的蓝色溶液，随后向该混合溶液中加入NaOH，使得其浓度为0.2mol/l，得到溶液B；

3)以硫脲作为硫源，向溶液B中加入一定量的硫脲，使得其浓度为0.05mol/l，,并在30℃下反应4h；

4)将上述得到的硫化铜用去离子水进行洗涤，并用冷冻干燥机进行干燥；

5)将导电玻璃基板在丙酮、乙醇、去离子水中分别超声震荡15min，再用乙醇润洗，并吹干，放置备用；

6)取一定量的乙二醇将上述硫化铜粉末制备成浆料，并刮涂在FTO导电玻璃上，经150℃烧结60min，制备出致密均一的硫化铜薄膜。