专利名称：一种氧化石墨烯/二硫化铁复合纳米颗粒的制备方法
技术领域：
本发明涉及纳米FeS2材料,具体地,是ー种氧化石墨烯/ ニ硫化铁(G0/FeS2)复合纳米颗粒制备方法。
背景技术：
立方晶系的FeS2具有合适的禁带宽度，较高的光吸收系数，元素储量丰富，环境相容性好，制备成本较低，更拥有优良的光伏转换性能，近几十年来研究人员围绕其晶体结构、光电性能、光电化学性能、成膜技术及光电转换器件应用等多方面展开了深入细致的研究，使得FeS2在光电化学电池、锂离子电池及制氢器件的去极化阳极材料方面的应用获得了显著的进展。由于纳米FeS2材料更有其特殊的特点，近年来发展了低维FeS2纳米材料的制备方法。主要有电化学沉积法、水热法、溶剂热法以及机械球磨法等，这几种方法中电化学沉积法的要求较高，必须要有S2-的存在，而机械球磨法难以解决FeS2被氧化的问题，所以水热法和溶剂热法是较理想的，但其要求依然很高，例如，Qian等采用溶剂热合成技木，以甲苯为溶剂制得颗粒状FeS2粉晶；以こニ胺为溶剂获得了具有不规则形貌的FeS2纳米棒，但上述方法对实验的要求较高，需要在无水状态下进行实验。本发明采用一步水热法合成，引入表面活性剤，简化了エ艺步骤，在一定程度上有效地解决了 ニ硫化铁颗粒的尺寸和均匀性问题。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种氧化石墨烯/ ニ硫化铁(G0/FeS2)复合纳米颗粒制备方法，利用石墨烯的优良性能提高和拓展ニ硫化铁在光电等方面的性能和应用，该方法能够解决ニ硫化铁纳米颗粒的尺寸及易被氧化的问题，制备得到的ニ硫化铁纳米颗粒在尺寸和生长取向都具有高度同向性。上述目的是通过如下技术方案实现的
以四水合氯化亚铁(FeCl24H20)、硫粉为原料，与表面活性剂聚こ烯醇(PVA)、聚こ烯吡咯烷酮(PVP) —起溶解于水中，在一定的PH条件下与氧化石墨烯混合，得到的混合溶液置于反应釜中，密封后，采用水热法在恒温箱中180-200° C保温12-24 h，冷却至室温，静置分离，离心洗涤干燥后可得氧化石墨烯/ニ硫化铁复合纳米颗粒。具体地，包括如下步骤
(O将四水合氯化亚铁(FeCl24H20)溶解在去离子水中，搅拌至溶解，得到浓度为
O.04-0. 08 mol/L 的溶液；
(2)将质量分数为3%的PVA溶液和PVP加入上述溶液中，搅拌溶解，PVA溶液与去离子水的体积比为1:4-3:4，PVP与四水合氯化亚铁物质的量之比为1:2-2:1 ;
(3)搅拌下向上述溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液，氢氧化钠与四水合氯化亚铁物质的量之比为4:1-2:1 ；
3(4)向上述溶液中加入硫粉，搅拌溶解，硫粉与四水合氯化亚铁物质的量之比为4:1-7:1 ；
(5)向上述溶液中加入氧化石墨烯，超声分散至均匀，氧化石墨烯与四水合氯化亚铁物质的质量之比为6:1-4:1 ；· (6)将上述溶液转入不锈钢反应釜中，在180-200°C环境下进行12-24 h的水热反应，
冷却静置，离心后可得氧化石墨烯/ ニ硫化铁复合纳米颗粒。本发明所提供的方法，生产ェ艺简单易控，制备所得的氧化石墨烯/ ニ硫化铁纳米颗粒粒径尺寸均勻，分散性好,在太阳能光电转换技术、特殊功能电极材料和电磁材料等领域具有良好的潜在应用前景。
图I为实施例2的氧化石墨烯/ ニ硫化铁复合纳米颗粒的SEM图 图2为实施例2的氧化石墨烯/ ニ硫化铁复合纳米颗粒的XRD谱图； 图3为实施例3的氧化石墨烯/ ニ硫化铁复合纳米颗粒的SEM 图4为实施例4的氧化石墨烯/ ニ硫化铁复合纳米颗粒的SEM 图5为实施例5的氧化石墨烯/ ニ硫化铁复合纳米颗粒的SEM图。
具体实施例方式以下通过具体实施方式
进ー步描述本发明，由技术常识可知，本发明也可通过其它的不脱离本发明技术特征的方案来描述，因此所有在本发明范围内或等同本发明范围内的改变均被本发明包含。实施例I :
在冰浴下，将O. 015 g石墨粉分散到25 mL质量分数为98%的浓硫酸中，搅拌下加入高锰酸钾(KMnO4),所加高锰酸钾(KMnO4)与石墨的质量之比为3:1_4:1，搅拌均勻，待温度上升至30°C，搅拌下加入45 mL的去离子水，和15 mL质量浓度为30%的H2O2，搅拌均匀后，离心分离，用质量浓度5%的盐酸溶液、去离子水和丙酮反复洗涤后得到氧化石墨烯纳米片。实施例2:
(1)将O.2 g四水合氯化亚铁(FeCl24H20)溶解在20 mL去离子水中，搅拌至溶解得到溶液I ;
(2)向溶液I中加入10mL PVA溶液(质量分数为3%)、0. 05 g PVP，搅拌均匀后逐滴加入O. 75 mol/L氢氧化钠5 mL得到溶液II ；
(3)向溶液II中加入0.2g硫粉，搅拌溶解得到溶液III;
(4)向溶液III中加入50mg氧化石墨烯，超声分散至均匀可得溶液Γ
(5)将溶液IV在180°C环境下进行12 h的水热反应，冷却静置离心后可得ニ硫化铁纳米颗粒，使用扫描电镜对所制得的样品进行微观形貌观察，结果如图I所示，样品为尺寸均匀，分散性好的球形结构，平均直径约为300 nm。实施例3:
(I)将O. 3 g四水合氯化亚铁(FeCl24H20)溶解在20 mL去离子水中，搅拌至溶解得到溶液I ;(2)向溶液I中加入10mL PVA溶液(质量分数为3%)、0. I g PVP，搅拌均匀后逐滴加入O. 75 mol/L氢氧化钠5 mL得到溶液II ；
(3)向溶液II中加入0.2g硫粉，搅拌溶解得到溶液III;
(4)向溶液III中加入50mg氧化石墨烯，超声分散至均匀可得溶液Γ/ ；
(5)溶液Γ在200°C环境下进行24 h的水热反应，冷却静置离心后可得石墨烯/ニ硫化铁复合纳米颗粒，使用扫描电镜对所制得的样品进行微观形貌观察，结果如图2所示，样品为尺寸均匀，分散性好的八面体结构，平均直径约为I μ m ;对样品进行X射线衍射，结果如图3所示，所得样品结晶度好，无杂峰出现，与ニ硫化铁的PDF卡片完全一致，图中没有出现石墨烯的衍射峰，可能是由于石墨烯的特征峰强度太弱导致的。实施例4:
(1)将O.25 g四水合氯化亚铁(FeCl24H20)溶解在20 mL去离子水中，搅拌至溶解得到溶液I ;
(2)向溶液I中加入10mL PVA溶液(质量分数为3%)、0. 2 g PVP，搅拌均匀后逐滴加入O. 75 mol/L氢氧化钠5 mL得到溶液II ；
(3)向溶液II中加入0.2g硫粉，搅拌溶解得到溶液III;
(4)向溶液III中加入50mg氧化石墨烯，超声分散至均匀可得溶液IV ；
(5)溶液IV在180°C环境下进行12 h的水热反应，冷却静置离心后可得石墨烯/ ニ硫化铁复合纳米颗粒，使用扫描电镜对所制得的样品进行微观形貌观察，结果如图4所示，样品为尺寸均匀，分散性较好的八面体结构，平均直径约为I ym。实施例5:
(1)将O.2 g四水合氯化亚铁(FeCl24H20)溶解在20 mL去离子水中，搅拌至溶解得到溶液I ;
(2)向溶液I中加入10mL PVA溶液(质量分数为3%)、0. 3 g PVP，搅拌均匀后逐滴加入O. 75 mol/L氢氧化钠5 mL得到溶液II ；
(3)向溶液II中加入0.2g硫粉，搅拌溶解得到溶液III;
(4)向溶液III中加入50mg氧化石墨烯，超声分散至均匀可得溶液IV ；
(5)将溶液IV在200°C环境下进行12 h的水热反应，冷却静置离心后可得石墨烯/ニ硫化铁复合纳米颗粒，使用扫描电镜对所制得的样品进行微观形貌观察，结果如图5所示，样品为尺寸均匀的八面体结构，平均直径约为I μ m，样品表面有少量薄膜样物质覆盖，这可能是由于表面活性剂PVP的量加入过多导致的。
权利要求
1.ー种氧化石墨烯/ ニ硫化铁复合纳米颗粒的制备方法，所述的氧化石墨烯/ ニ硫化铁复合纳米颗粒，尺寸均匀，分散性好，形貌为球形或八面体结构，其特征在于包括如下步骤 (1)将四水合氯化亚铁溶解在去离子水中，搅拌至溶解，得到浓度为O.04-0. 08 mo I/L的溶液； (2)将质量分数为3%的PVA溶液和PVP加入上述溶液中，搅拌溶解，PVA溶液与去离子水的体积比为1:4-3:4，PVP与四水合氯化亚铁物质的量之比为1:2-2:1 ； (4)搅拌下向上述溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液，氢氧化钠与四水合氯化亚铁物质的量之比为4:1-2:1 ； (5)向上述溶液中加入硫粉，搅拌溶解，硫粉与四水合氯化亚铁物质的量之比为4:1-7:1 ； (6)向上述溶液中加入氧化石墨烯，超声分散至均匀，氧化石墨烯与四水合氯化亚铁物质的质量之比为6:1-4:1 ； (7)将上述溶液转入不锈钢反应釜中，在180-200°C环境下进行12-24 h的水热反应，冷却静置，离心后可得氧化石墨烯/ ニ硫化铁复合纳米颗粒。
全文摘要
本发明涉及纳米FeS2材料，具体地，是一种氧化石墨烯/二硫化铁(GO/FeS2)复合纳米颗粒制备方法。本发明以四水合氯化亚铁(FeCl2 4H2O)、硫粉为原料，与表面活性剂聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)一起溶解于水中，在一定的PH条件下与氧化石墨烯混合，得到的混合溶液置于反应釜中，密封后，采用水热法在恒温箱中180-200°C保温12-24h，冷却至室温，静置分离，离心洗涤干燥后可得氧化石墨烯/二硫化铁复合纳米颗粒。
文档编号C01G49/12GK102910615SQ201210303390
公开日2013年2月6日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者唐华, 吕绍飞, 李文静, 季晓瑞, 吴孔强, 唐国刚 申请人:江苏大学