专利名称：六角形硫化铜纳米片的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种六角形硫化铜纳米片的制备方法，以长链烷基胺为表面活性剂，采用化学溶液法制备具有规则六角形状的硫化铜纳米片。属于纳米材料制备技术领域。
背景技术：
纳米材料的结构和形貌对于纳米材料的性能与应用有很大的影响，而且形状均匀的纳米材料自组装成二维或三维超结构对于其在纳米电子学、磁学、光电子学、杂相催化等领域有着重要的意义，因此纳米材料的控制合成已经受的越来越多的重视。在众多的纳米材料中，纳米硫化铜是一种重要的半导体材料，该材料表现出金属的特性而且在1.6k时转化为超导体，在高温时表现出快离子导体的特性；同时，具有靛铜矿结构的硫化铜在热电冷却材料、光纤维、光记录材料、太阳能电池等方面都有重要的应用。在目前的硫化铜纳米材料合成方法中，比较常用的方法有水热合成、微乳液法、超声化学合成、γ射线辐照法等。如水热法、超声化学法、γ射线辐照法等制备硫化铜，均得到具有不规则形状的产物或是严重团聚的材料，不利于产物形貌控制；而微乳液法合成的产量很少，不利于材料的实际应用；相比之下，有机溶剂热合成方法具有操作简单、产物形貌可控、易于实现材料的连续化生产等特点。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种六角形硫化铜纳米片的制备方法，工艺简单、生产成本低，制备的硫化铜纳米片形貌规则可控。
为实现这样的目的，在本发明的技术方案中，以长链烷基胺为表面活性剂，以二硫化碳为硫源，以甲苯为反应溶剂，采用化学溶液法制备具有规则六角形状的硫化铜纳米片。首先将铜盐、硫源及长链烷基胺溶于甲苯中，制备反应液，然后将配制好的反应液进行溶剂热处理，控制温度及反应时间，即可得到形貌规则的六角形硫化铜纳米片。
本发明的制备方法包括以下具体步骤1)化学反应液的配制将铜盐、表面活性剂长链烷基胺、二硫化碳混合溶于甲苯中，配制成反应液；其中铜盐的浓度为0.01～0.1mol·1-1、表面活性剂与铜盐的摩尔比为4～20，二硫化碳与铜盐的摩尔比为20～40。
2)六角形硫化铜纳米片的合成将反应液移入带有50ml聚四氟乙烯内胆的高压反应釜，在120℃条件下反应，反应时间为24-48小时，反应结束后，反应釜自然冷却到约60℃，加入反应液总体积20～30％的甲醇，将产物过滤，用无水乙醇洗涤数次，真空抽干，即获得具有六角形状的硫化铜纳米片。
本发明方法中，所述的铜盐为醋酸铜，所述的表面活性剂长链烷基胺为十二胺、十六胺或十八胺。
本发明的优良效果是①由于采用了长链烷基胺为表面活性剂，使得硫化铜的纳米晶体在生长的过程中达到很好的控制生长，这为六角形硫化铜纳米片的各向异性生长提供了良好的导向作用，而且也对六角形硫化铜纳米片起到了较好的保护作用，使之具有很好的均匀性。
②由于本发明采用了化学溶液法反应，原料便宜，操作简单、成本低、效率高，制备的硫化铜为六角形纳米片，片的直径约26±1.5nm，厚度约8±1.2nm，而且该六角纳米片可以自组装成柱状、筏状或层状的纳米超结构。
图1为本发明实施例1所得的六角形硫化铜纳米片的X-射线衍射图谱。(实施例1-4有相同的X-射线衍射图)。
图2为本发明实施例1所得的具有柱状、筏状结构六角形硫化铜纳米片的不同放大倍数的透射电镜照片。
图3为本发明实施例2所得的具有层状硫化铜纳米片透射电镜照片。
图4为本发明实施例3所得的六角形硫化铜纳米片的透射电镜照片。
图5为本发明实施例4所得的六角形硫化铜纳米片的透射电镜照片。
具体实施例方式
下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不限制本发明的范围。
实施例1①在一个100ml的烧瓶中，将0.4mmol的醋酸铜、8mmol的十六胺加入到39.5ml的甲苯中，加热到60℃并保持30分钟至全部溶解后加入0.5ml二硫化碳，加入的同时继续磁力搅拌，制备成硫化铜的反应液。
②将按照步骤①制备的反应液移入带有50ml聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中，在120℃反应24小时后，反应釜自然冷却到60℃，加入10ml甲醇，离心分离后，用无水乙醇洗涤数次，真空抽干样品，即可获得具有六角形状的硫化铜纳米片。
所得到的六角形状的硫化铜纳米片的X-射线衍射图如图1。由图1可见所制备的材料为六方晶型靛铜矿结构的硫化铜。图2是得到六角形状的硫化铜纳米片自组装结构的透射电镜照片。由图可见，该硫化铜六角纳米片的直径约26±1.5nm，厚度约8±1.2nm，且该六角纳米片可以自组装成二维柱状、筏状的纳米超晶格。
实施例2①在一个100ml的烧瓶中，将4mmol的醋酸铜、2.4mmol的十六胺加入到39ml的甲苯中，加热到60℃并保持30分钟至全部溶解后加入1ml二硫化碳，加入的同时继续磁力搅拌，制备成硫化铜的反应液。
②将按照步骤①制备的反应液移入带有50ml聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中，于120℃溶剂热48小时后，反应釜自然冷却到60℃，加入10ml甲醇，离心分离后，用无水乙醇洗涤数次，真空抽干样品，即可以获得具有六角形状的硫化铜纳米片图3是所得到的六角硫化铜纳米片自组装结构的透射电镜照片。由图可见，该硫化铜六角纳米片的直径约26±1.5nm，厚度约8±1.2nm，且可以自组装成层状的三维纳米超晶格。
实施例3
①在一个100ml的烧瓶中，将0.4mmol的醋酸铜、1.6mmol的十八胺加入到39.5ml的甲苯中，加热到60℃并保持30分钟至全部溶解后加入0.5ml二硫化碳，加入的同时继续磁力搅拌，制备成硫化铜的反应液。
②将按照步骤①制备的反应液移入带有50ml聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中，于120℃溶剂热24小时后，反应釜自然冷却到60℃，加入10ml甲醇，离心分离后，用无水乙醇洗涤数次，真空抽干样品，即可以获得六角硫化铜纳米片。
图4是所得到的六角硫化铜纳米片自组装结构的透射电镜照片。由图可见，该实施例的产物的形貌、尺寸与实施例1几乎相同，且可以自组装成与实施例1类似的二维柱状、筏状的纳米超晶格。
实施例4①在一个100ml的烧瓶中，将0.4mmol的醋酸铜、4mmol的十二胺加入到39.5ml的甲苯中，加热到60℃并保持30分钟至全部溶解后加入0.5ml二硫化碳，加入的同时继续磁力搅拌，制备成硫化铜的反应液。
②将按照步骤①制备的反应液移入带有50ml聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中，于120℃溶剂热24小时后，反应釜自然冷却到60℃，加入10ml甲醇，离心分离后，用无水乙醇洗涤数次，真空抽干样品，即可以获得具有六角形状的硫化铜纳米片。
图5是所得到的六角硫化铜纳米片自组装结构的透射电镜照片。由图可见，该硫化铜六角纳米片类似于实施例1所得的硫化铜纳米片。
权利要求
1.一种六角形硫化铜纳米片的制备方法，其特征在于包括以下步骤1)化学反应液的配制将铜盐、表面活性剂长链烷基胺、二硫化碳混合溶于甲苯中，配制成反应液；其中铜盐的浓度为0.01～0.1mol·l-1、表面活性剂与铜盐的摩尔比为4～20，二硫化碳与铜盐的摩尔比为20～40；2)六角形硫化铜纳米片的合成将反应液移入带有50ml聚四氟乙烯内胆的高压反应釜，在120℃条件下反应，反应时间为24-48小时，反应结束后，反应釜自然冷却到60℃，加入反应液总体积20～30％的甲醇，将产物过滤，用无水乙醇洗涤数次，真空抽干，即获得具有六角形状的硫化铜纳米片。
2.根据权利要求1的六角形硫化铜纳米片的制备方法，其特征在于所述的铜盐为醋酸铜，所述的表面活性剂长链烷基胺为十二胺、十六胺或十八胺。
3.一种采用权利要求1或2的方法制备的六角形硫化铜纳米片，其特征在于所述六角形硫化铜纳米片的直径为26±1.5nm，厚度为8±1.2nm，可自组装成柱状、筏状、层状的纳米超结构。
全文摘要
本发明涉及一种六角形硫化铜纳米片的制备方法，属于纳米材料制备技术领域。以长链烷基胺为表面活性剂，以二硫化碳为硫源，以甲苯为反应溶剂，采用化学溶液法制备具有规则的六角形状的硫化铜纳米片。首先将铜盐、硫源及长链烷基胺溶于甲苯中，制备反应液，然后将配制好的反应液进行溶剂热处理，控制温度及反应时间，即可得到形貌规则的六角形硫化铜纳米片。本发明方法简单、成本低，制备的硫化铜为具有六角形状的纳米片，该硫化铜六角纳米片的直径约26±1.5nm，厚度约8±1.2nm，而且该六角纳米片可以自组装成柱状、筏状、层状的纳米超结构。
文档编号B82B3/00GK1958459SQ200610118670
公开日2007年5月9日 申请日期2006年11月23日 优先权日2006年11月23日
发明者杜卫民, 钱雪峰 申请人:上海交通大学