一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法，将Ti-Cu非晶合金条带和腐蚀液一同置于密闭容器中，然后将密闭容器在90℃—130℃的温度下保温48—144小时，即可得到所需产物，所述腐蚀液为摩尔浓度为13mol/L—17mol/L的硫酸水溶液。本发明以Ti-Cu非晶合金为铜源，以硫酸为硫源，利用化学脱合金法制备出具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉末，该制备方法简单，制备条件易于控制，是一种高效经济的制备方法。
【专利说明】一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有双连续纳米多孔结构粉体的制备方法，尤其涉及一种应用于催化领域的高孔隙率的纳米多孔硫化铜粉体的制备方法。
【背景技术】[0002]硫化铜作为一种P型半导体，因其具有一定的催化活性、光致发光等特殊的物理、化学性能，在催化、太阳能电池、太阳辐射吸收器、光电转换开关、超导体、气敏传感器等领域有很大的应用潜力。目前可以得到的硫化铜纳米结构主要有纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米管及纳米花等。其合成方法也多样，如化学沉积法、声化学法、水热法、微波辐射法和模板法等。就目前存在的合成方法而言，它们往往需要较高的反应温度、反应压力、较长的反应时间以及需要特定的反应装置，这些条件大大地限制了纳米硫化铜在实际生产中的应用，因此寻找反应条件温和，反应过程易于操作，应用范围广，成本低的硫化铜纳米材料的制备方法非常重要。纳米多孔材料因其特殊的结构而具有密度小、质量轻、比表面积大、力学性能高、阻尼性能好等特点，进而得到广泛关注。纳米多孔金属材料的制备方法有很多种，脱合金法由于其生产成本低，操作简便，且制得的纳米多孔金属具有孔径小而均匀，t匕表面积大等优势而成为近几年来应用比较广泛的方法之一。脱合金法是在合金组元间电极电位相差较大的条件下，合金组元中化学性质较活泼的元素在腐蚀液的作用下选择性溶解进入腐蚀液而留下化学性质较稳定元素的腐蚀过程。这种方法中所用的合金多为非晶态合金，与晶态合金相比，非晶合金中，各元素都是以固溶体状态存在，而且非晶态合金的性质可以随着合金中元素的改变而改变，另外，非晶态合金的成分易于调节。因此，非晶态合金的脱合金较晶态合金更有优势。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种以T1-Cu非晶合金和硫酸为原料，通过化学脱合金法制备具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的方法，该制备方法的成本较低，整个反应过程易于操作，且反应条件容易实现。所得纳米多孔硫化铜有较好的光催化性能。
[0004]本发明的技术目的通过以下技术方案予以实现:
[0005]一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法，按照下述步骤进行:
[0006]首先(即步骤I)将T1-Cu非晶合金条带和腐蚀液一同置于密闭容器中，所述腐蚀液是摩尔浓度为13mol/L — 17mol/L的硫酸水溶液；
[0007]其次(即步骤2)将密闭容器在90°C—130°C的温度下，保温48—144小时后过滤分离即可。
[0008]所述步骤I中，T1-Cu非晶态合金条带的合金成分按原子百分比计，Ti的含量为20 % -50%, Cu的含量为50 % -80%,优选Ti含量为20-30 %，Cu含量为70-80 %的条带；T1-Cu非晶态合金是条带状的，其厚度为10 μ m-30 μ m，宽度为15mm-20mm。[0009]所述步骤(1)中腐蚀液H2SO4溶液的摩尔浓度为15-16mol/L。
[0010]所述步骤(2)中保温温度为90°C—130°C，优选90_100°C。
[0011]所述步骤(2)中保温时间为48h — 144h，优选48_72h。
[0012]利用本发明的技术方案在完成制备后，整个T1-Cu非晶合金条带不含有金属钛，通过扫描电镜和XRD分析可知，整个T1-Cu非晶合金条带中形成具有双连续纳米多孔结构的硫化铜。本发明制备了一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体材料，是一种新型结构的硫化铜，它有以下几方面的优势:(I)该硫化铜粉体制备方法的实施费用低，过程容易控制，操作简便，是一种高效经济的合成方法；(2)不需要高温煅烧即可获得结晶性较好硫化铜；(3)双连续纳米多孔结构具有较高的比表面积，有利于反应过程中电子及一切反应物的高效传输。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明制备硫化铜的微观形貌照片(扫描电子显微镜S4800，HitachiJapan)。
[0014]图2为本发明制备硫化铜的XRD图(XRD测试仪器RIGAKU/DMAX2500，Japan)。【具体实施方式】
[0015]下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。以非晶态T1-Cu合金和硫酸水溶液为原料。其中T1-Cu非晶合金的质量为0.lg，采用文献的方法进行制备(S.L.Zhu, J.L.He, X.J.Yang, Z.D.Cui, L.L.Pi, Tioxidenano-poroussurfacestructurepreparedby deal1yingofT1-Cuamorphousal1y, ElectrochemistryCommunicationsl3 (2011) 250);硫酸水溶液的体积为46ml。在完成保温之后进行过滤分离即可。
[0016]实施例1
[0017](I)首先将一定量的条带状Ti2tlCu8tl(钛和铜的原子百分含量分别为20%和80% )非晶合金修剪成长度为2-3cm的段，然后放入无水乙醇进行超声清洗并干燥，最后将其与腐蚀液一同置于密闭容器中，所述腐蚀液是摩尔浓度为15mol/L的硫酸水溶液。
[0018](2)将密闭容器放在130°C干燥箱内，保温72小时。
[0019]实施例2
[0020](I)首先将条带状Ti3tlCu7tl(钛和铜的原子百分含量分别为30%和70% )非晶合金修剪成长度为2-3cm 段，然后放入无水乙醇进行超声清洗并干燥，最后将其与腐蚀液一同置于密闭容器中，所述腐蚀液是摩尔浓度为15mol/L的硫酸水溶液。
[0021](2)将密闭容器放在90°C干燥箱内，保温48小时。
[0022]实施例3
[0023](I)首先将条带状Ti4tlCu6tl(钛和铜的原子百分含量分别为40%和60% )非晶合金修剪成长度为2-3cm的段，然后放入无水乙醇进行超声清洗并干燥，最后将其与腐蚀液一同置于密闭容器中，所述腐蚀液是摩尔浓度为13mol/L的硫酸水溶液。
[0024](2)将密闭容器放在110°C干燥箱内，保温72小时。
[0025]实施例4
[0026](I)首先将条带状Ti5tlCu5tl(钛和铜的原子百分含量分别为50%和50% )非晶合金修剪成长度为2-3cm的段，然后放入无水乙醇进行超声清洗并干燥，最后将其与腐蚀液一同置于密闭容器中，所述腐蚀液是摩尔浓度为13mol/L的硫酸水溶液。
[0027](2)将密闭容器放在100 V干燥箱内，保温48小时。
[0028]以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法，其特征在于，按照下述步骤进行: 步骤1，将T1-Cu非晶合金条带和腐蚀液一同置于密闭容器中，所述腐蚀液是摩尔浓度为13m0l/L—17m0l/L的硫酸水溶液； 步骤2，将密闭容器在90°C — 130°C的温度下，保温48—144小时后过滤分离即可； 所述步骤I中，T1-Cu非晶态合金条带的合金成分按原子百分比计，Ti的含量为20%-50%, Cu的含量为50% -80% ;Ti_Cu非晶态合金是条带状的，其厚度为10 μ m-30 μ m，宽度为15mm-20mm，在完成制备后，整个T1-Cu非晶合金条带不含有金属钛，而成形成具有双连续纳米多孔结构的硫化铜。
2.根据权利要求1所述的一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法，其特征在于，所述步骤I中，T1-Cu非晶态合金条带的合金成分按原子百分比计，Ti含量为20-30 %，Cu 含量为 70-80 %。
3.根据权利要求1所述的一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法，其特征在于，所述步骤1中，腐蚀液H2S04溶液的摩尔浓度为15-16mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法，其特征在于，所述步骤2中，保温温度优选90-100℃
5.根据权利要求1所述的一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法，其特征在于，所述步骤2 中，保温时间优选48-72h。
【文档编号】B82Y40/00GK103936054SQ201410164681
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月22日 优先权日:2014年4月22日
【发明者】麻丽钦, 徐文策, 朱胜利, 崔振铎, 杨贤金 申请人:天津大学