专利名称：硫化铜超长微米线的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米或微米级结构的材料制造，具体是一种硫化铜超长微米线的制备方法。
背景技术：
硫化铜是一种重要的过渡金属硫化物，具有良好的催化活性、可见光吸收、光致发光、三阶非线性极化率和三阶非线性响应速度等性能，广泛应用于太阳能电池、光电转换开关、气敏传感器等领域。纳米或微米级的CuS材料由于其特殊的结构如密度小、比表面大等使其被广泛应用在光子晶体、催化、可控释放药物封装胶囊等，因此具有很好的应用前景。近年来，有关CuS可控形貌合成也引起了广泛的关注，其制备方法主要有微乳法、囊泡法、电化学法和溶剂辅助水热法等。人们采用各种方法制备了纳米管、纳米片、纳米花等CuS纳米材料，而CuS微米线的相关文献报道较少。上述方法具有合成工艺相对复杂、条件不易控制、环境污染严重、应用范围窄的缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种工艺步骤简单、成本低、产率高、形貌可控制、环境污染低的硫化铜超长微米线的制备方法。本发明的方法依次包括以下步骤a.以CuSO4 · 5H20为原料溶于去离子水中，然后加入高分子模板，室温下搅拌至完全溶解，高分子模板的浓度为O. lg/L ；b.将溶液置于真空干燥箱60V 80°C保温2h ；c.取出溶液，再向其中加入CH4N2S进行反应，其中CuSO4 ·5Η20与CH4N2S的质量之比为I :2 ；d.将溶液搅拌10 30min后置于真空干燥箱60°C 120°C保温24h后，冷却至室温有黑色的沉淀生成；产物经离心分离后，分别用去离子水和无水乙醇反复洗涤，最后在真空条件下60°C干燥12h得到最终产物。所述的高分子模板为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸(PAA)或聚乙二醇(PEG)中的一种。 优选地，步骤d中真空干燥箱保温温度为80°C 100°C。本发明采用液相化学合成法，并引入高分子模板，简化了工艺步骤，成本低、产率高，使CuS的粒径和形貌可以控制，环境污染低，可实现绿色合成。
图I为本发明实施例制得的硫化铜超长微米线XRD谱图。图2为本发明实施例制得的硫化铜超长微米线微观形貌图片，其中图a和b为二硫化钨纳米棒的场发射扫描电镜(SEM)照片。图3为本发明实施例制得的硫化铜超长微米线生长机理示意图。
具体实施例方式实施例一将O. 2496g CuSO4 · 5H20溶于IOOml的蒸馏水中，然后加入O. OlgPMAA，室温下搅拌30min至完全溶解后，将溶液置于真空干燥箱于80°C保温2h。取出溶液，再向其中加入O. 076g CH4N2S,搅拌IOmin后将溶液置于真空干燥箱于80°C保温24h，冷却至室温。反应产物经离心分离后，分别用去离子水和无水乙醇反复洗涤，最后在真空条件下60°C干燥12h得到黑色的产物。
图I为模板法合成CuS微米线的XRD图。从图I可以看出，图中所有XRD峰位与标准衍射图(JCPDS No. 0620464)相一致，且没有其它杂峰，说明反应产物为纯的CuS六方晶体，而无Cu2S、CuO等其他产物的生成,计算晶格点阵常数a=0. 13796nm, c=l. 1631nm。通过XRD衍射峰的展宽能够初步判断CuS微米线的晶粒较小。图2是以PMAA (O. Ig · L—1)为模板合成的CuS微米线SEM图，从图2a中可以看出，反应产物主要是CuS超长微米线，其直径大约为I μ m，长度超过20 μ m。除此以外，还有少量的团聚颗粒存在。图2b是一个高倍数的SEM图，从图中可以清楚看到CuS微米线表面并不光滑，这正是CuS在PMAA帮助下沿链的方向聚合的结果。实施例二 将O. 2496g CuSO4 ·5Η20溶于IOOml的蒸馏水中，然后加入O. 01gPEG600，室温下搅
拌30 min至完全溶解后，将溶液置于真空干燥箱于80°C保温2h。取出溶液，再向其中加入O. 076g CH4N2S,搅拌IOmin后将溶液置于真空干燥箱80°C保温24h，冷却至室温。反应产物经离心分离后，分别用去离子水和无水乙醇反复洗涤，最后在真空条件下60°C干燥12h得到黑色的产物。实施例三将O. 2496g CuSO4 · 5H20溶于IOOml的蒸馏水中，然后加入O. OlgPAA，室温下搅拌30min至完全溶解后，将溶液置于真空干燥箱80°C保温2h。取出溶液，再向其中加入O. 076gCH4N2S,搅拌IOmin后将溶液置于真空干燥箱80°C保温24h，冷却至室温。反应产物经离心分离后，分别用去离子水和无水乙醇反复洗涤，最后在真空条件下60°C干燥12h得到黑色的产物。
权利要求
1.一种硫化铜超长微米线的制备方法，其特征是依次包括以下步骤， a.以CuSO4· 5H20为原料溶于去离子水中，然后加入高分子模板，室温下搅拌至完全溶解，高分子模板的浓度为O. lg/L ； b.将溶液置于真空干燥箱60V 80°C保温2h ； c.取出溶液，再向其中加入CH4N2S进行反应，其中CuSO4·5Η20与CH4N2S的质量之比为I 2 ； d.将溶液搅拌10 30min后置于真空干燥箱60°C 120°C保温24 h后，冷却至室温有黑色的沉淀生成；产物经离心分离后，分别用去离子水和无水乙醇反复洗涤，最后在真空条件下60°C干燥12 h得到最终产物。
2.根据权利要求I所述的硫化铜超长微米线的制备方法，其特征是所述的高分子模板为聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸或聚乙二醇中的一种。
3.根据权利要求2所述的硫化铜超长微米线的制备方法，其特征是步骤d中真空干燥箱保温温度为80°C 100°C。
全文摘要
本发明涉及一种纳米或微米级结构的材料制造，具体是一种硫化铜超长微米线的制备方法。该方法依次包括以下步骤a.以CuSO4·5H2O为原料溶于去离子水中，然后加入高分子模板，室温下搅拌至完全溶解；b.将溶液置于真空干燥箱60℃～80℃保温；c.取出溶液，加入CH4N2S进行反应；d.将溶液搅拌后置于真空干燥箱60℃～120℃保温后，冷却至室温；产物经离心分离后，分别用去离子水和无水乙醇洗涤，最后在真空条件下60℃干燥得到最终产物。本发明采用液相化学合成法，并引入高分子模板，简化了工艺步骤，成本低、产率高，使CuS的粒径和形貌可以控制，环境污染低，可实现绿色合成。
文档编号C01G3/12GK102863006SQ20121036248
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者唐国钢, 李长生, 唐华, 王凤, 栾丹 申请人:镇江市高等专科学校