一种硫化锌-石墨烯纳米复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及裡离子用电池复合材料W及光电器件设计领域，具体设及一种硫化 锋-石墨締纳米复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 2004年，Geim等从石墨中成功地剥离得到单层石墨締，由此掀起了对石墨締的全 面研究。石墨締是一种仅有单原子层厚度的蜂窝状二维碳质新材料，具有优异的电、力和热 等性质及高比表面积，场发射、气体传感器、生物传感器、场效应晶体管、透明电极、催化剂 载体或电池等领域有潜在的巨大应用价值。
[0003] 另外，金属硫化物具有奇特的光学、电学、磁学、力学W及催化等性能，在太 阳能电池、半导体激光器、光存储器、光电导器件、光开关、表面声波器件、光电子器件 缓冲层、巧光标记、生物检测、免疫分析等方面有广阔的应用前景，成为材料学家和化 学家热切关注的领域之一。ZnS是重要的宽禁带(禁带宽带为3. 7eV)、直接带隙族 i- 族半导体材料，是迄今为止粉末电致发光的最佳基质，光传导性好，在可见光及红外 范围内的分散度低，且又是多种粒子的高效基质，具有热红外透明性、巧光和憐光等独特的 光物理特性，在光致发光和电致发光器件、太阳能电池、红探外测器和激光器等领域有着重 要的用途，应用十分广泛。
[0004] 当石墨締包覆在半导体纳米材料表面形成半导体/石墨締纳米复合材料时，石墨 締具有优异的电子传输特性，可W作为二维网络结构的电子收集者和运输者接收和输送半 导体产生的光致电子，大大减少电子-空穴对的复合几率，从而提高复合材料的光催化活 性。将硫化锋纳米材料与石墨締复合能够充分发挥二者的优异特性。运类材料不仅利用了 半导体纳米材料的优点，对光电具有敏感性，而且还利用了石墨締的特性，在改变半导体的 粒径大小和粒径分布、控制材料的电子传输性、提高材料的光电转换效率、增加半导体的稳 定性W及增强材料的力学性能等方面发挥作用。
[0005] 其中，硫化锋纳米粒子的形貌、粒径大小对其光电性能有重要影响。目前，较多的 文献是通过一步或两步液相法制备硫化锋/石墨締复合材料。但是该种方法过程复杂，所 需原料种类繁多，影响因素多，不适合扩大化生产。因此，发明一种简单易行的方法制备高 度均匀分散硫化锋/石墨締复合材料备受关注，在保证石墨締片层间不团聚的前提下，使 硫化锋纳米颗粒能够均匀分散在石墨締片层上。
【发明内容】
[0006] 本发明提供了一种电荷传递电阻很小，具有较好的电化学电容特性和巧光巧灭特 性的一种硫化锋-石墨締纳米复合材料的热分解制备方法，该方法工艺和合成设备简单， 合成周期短，易于实现工业化生产。
[0007] 本发明的目的是通过W下技术方案实现：一种硫化锋-石墨締纳米复合材料的制 备方法，其特征是，包括W下步骤： (1) 锋-琉基配合物的制备：将含硫配体与锋盐溶于适量去离子水或有机溶剂中混合 反应，含硫配体与锋盐呈均匀分散，充分反应，磁力揽拌30~60min,再依次用有机溶剂、 去离子水离屯、洗涂1~3次，收集乳白色沉淀，真空干燥10~30h得到锋-琉基配合物； (2) 烧结体的制备：称取一定量的锋-琉基配合物，平铺在磁舟底部，置于水平的真空 烧结炉中烧结，真空烧结炉中充氮在氮气保护下，控制烧结溫度及烧结时间，自然冷却到室 溫，得到表面附有白色粉末(未被石墨締包覆的硫化锋晶体）的黑色固体，称此物质为烧结 体； (3) 酸处理：把烧结体浸于酸溶液中浸泡一段时间后，过滤，烘干，得到硫化锋-石墨 締纳米复合材料，得到的硫化锋-石墨締纳米复合材料具有较好的电化学电容特性和巧光 巧灭特性，电荷传递电阻很小，可用在裡离子电池电极材料和光电器件的设计上。
[0008] 优选的是，所述含硫配体为琉基苯并嚷挫、琉基乙醇、十二烷基硫醇中的一种。
[0009] 优选的是，所述锋盐为化化、ai(N〇3)2、ZnS〇4、Zn(CH3C00)2中的一种。
[0010] 优选的是，含硫配体与锋盐物质的量比为2:1。
[0011] 优选的是，所述有机溶剂是甲醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、乙酸、二甲基甲酯胺中的 一种。
[0012] 优选的是，烧结溫度为400~600 °C，烧结时间为1~5h。
[0013] 优选的是，烧结体溶于酸溶液中浸泡10~40min,酸溶液体积分数为5%~20%， 酸溶液可W溶解掉未被石墨締包覆的硫化锋，使硫化锋-石墨締纳米复合材料粒径和形状 更加均匀。
[0014] 优选的是，所述酸溶液是盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液、憐酸溶液中的一种。
[0015] 优选的是，硫化锋-石墨締纳米复合材料为形状、大小均匀的球状颗粒，具有石墨 締包覆硫化锋的核壳结构，核壳结构微粒小于50nm。
[0016] 本发明所达到的有益效果：本发明采用化学沉淀法和热分解法同步制备硫化 锋-石墨締纳米复合材料，先利用化学沉淀法，让含琉基有机物与锋盐反应，生成锋-琉基 配合物沉淀，再经过灼烧、酸洗，得到目标产物。该方法具有工艺和合成设备简单，合成周期 短的特点，产品同一性好，易于实现工业化生产。
[0017] 1、本发明所述一种硫化锋-石墨締纳米复合材料的制备方法通过由锋-琉基配合 物作为单一前驱体，通过改进的热分解方法，使得石墨締和硫化锋同步生成，简化了合成步 骤，同时石墨締包覆硫化锋，并限制硫化锋颗粒的增长，通过酸的处理，可W使未包覆的硫 化锋溶解，使得硫化锋-石墨締纳米复合材料粒径和形貌更加均匀，粒径在50nmW内。
[0018] 2、在电化学方面，所述一种硫化锋-石墨締纳米复合材料的制备方法通过石墨締 片对硫化锋的包覆，避免了硫化锋纳米颗粒的团聚，增加硫化锋纳米颗粒的分散性，扩大了 与电解液接触面积，使硫化锋的活性反应点增多，增加硫化锋-石墨締纳米复合材料电化 学活性。
[0019] 3、在光学方面，所述一种硫化锋-石墨締纳米复合材料的制备方法通过硫化 锋-石墨締纳米复合材料的核壳结构使得硫化锋和石墨締之间，存在独特的通道，电子和 能量的转移效率很高，所W复合材料具有强的巧光巧灭现象，可W用在光电器件的设计上。
【附图说明】
[0020] 图1为实施例1W琉基苯并嚷挫为配体制备得到的烧结体（a)和酸处理样品化） 的XRD衍射图； 图2为实施例1W琉基苯并嚷挫为配体制备得到的烧结体（a)和酸处理样品化）的巧 光光谱图； 图3为实施例1W琉基苯并嚷挫为配体得到的硫化锋-石墨締纳米复合材料经过酸处 理后的TEM图； 图4为实施例1在10mV1扫描速度下W琉基苯并嚷挫为配体制备硫化锋-石墨締 纳米复合材料的循环伏安曲线。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图对本发明作进一步描述。W下实施例仅用于更加清楚地说明本发明 的技术方案，而不能W此来限制本发明的保护范围。
[0022] 一种硫化锋-石墨締纳米复合材料的制备方法，其特征是，包括W下步骤： (1) 锋-琉基配合物的制备：将含硫配体与锋盐物质的量比为2:1溶于适量去离子水 或有机溶剂中混合反应，所述含硫配体为琉基苯并嚷挫、琉基乙醇、十二烷基硫醇中的一 种，所述锋盐为化〇2、化(N03)2、化S〇4、化(CH3C00)2中的一种，所述有机溶剂是甲醇、乙醇、 乙二醇、异丙醇、乙酸、二甲基甲酯胺中的一种，磁力揽拌30~60min,再依次用有机溶剂、 去离子水离屯、洗涂1~3次，收集乳白色沉淀，真空干燥10~30h得到锋-琉基配合物； (2) 烧结体的制备：称取一定量的锋-琉基配合物，平铺在磁舟底部，置于水平的真空 烧结炉中烧结，真空烧结炉中充氮，在氮气保护下，烧结溫度为400~600 °C，烧结时间为 1~5h，自然冷却到室溫，得到表面附有白色粉末(未被石墨締包覆的硫化锋晶体）的黑色 固体，称此物质为烧结体； (3) 酸处理：烧结体溶于酸溶液中浸泡10~40min,酸溶液体积分数为5%~20%， 所述酸溶液是盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液、憐酸溶液中的一种，过滤，烘干，得到硫化 锋-