專利名稱：一種Cu₃₉S₂₈納米晶體的制備及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銅的硫化物納米晶體的制備及其應(yīng)用，確切地講，涉及一種Cu39S28納米晶體的制備及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
銅的硫化物是一種重要的過渡金屬硫化物，具有良好的催化活性、可見光吸收、光致發(fā)光等性能，在太陽能電池、鋰電池、超電容、熱電材料以及光催化等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。隨著納米技術(shù)的發(fā)展，銅的硫化物納米晶體材料的制備受到關(guān)注。傳統(tǒng)的銅的硫化物的制備方法有很多，例如，水熱法、濕化學(xué)合成法、模板法和微波法等，但是要所制備的粒子尺寸控制在幾納米或幾十納米還是非常困難的。染料在日常生活中被廣泛的應(yīng)用，但是很多染料具有毒性，有些染料還會致癌，而且在太陽光條件下不能夠直接降解。硫化物成本低，在對染料降解的研究方面引起了科學(xué)家廣泛的關(guān)注。傳統(tǒng)的方法，在紫外燈的照射，銅的硫化物對羅丹明B具有一定的光降解作用；也有文獻(xiàn)報道過，銅的硫化物在雙氧水的輔助下對次甲基蘭和羅丹明B具有光降解作用；但是其光催化降解效率都不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種簡單的Cu39S28納米晶體的制備方法。本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是上述Cu39S28納米晶體的應(yīng)用。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:Cu39S28納米晶體 的制備方法，包括以下步驟:(a)將銅鹽溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌至得到澄清的溶液，然后向溶液中加入表面活性劑，攪拌至得到澄清的溶液。(b)將含硫試劑溶解在N，N- 二甲基甲酰胺中，攪拌至得到澄清的溶液。(c)將上述步驟(a)和步驟(b)制得的溶液混合，攪拌，得到的澄清溶液后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯的高壓反應(yīng)釜內(nèi)，控制反應(yīng)溫度在100° C-1800 C，反應(yīng)lh-24h，反應(yīng)完畢，自然冷卻至室溫，離心處理，洗滌，干燥，得到Cu39S28納米晶體。所述銅鹽和含硫試劑的物質(zhì)量比為1:1。所述銅鹽為:二水合氯化銅、溴化銅、硫酸銅或者三水合硝酸銅中的一種或其組
八
口 ο所述含硫試劑為:硫代乙酰胺或者硫脲中的一種或其組合。所述表面活性劑為:聚乙烯吡咯烷酮。所述步驟(C)中控制反應(yīng)溫度為120° C，反應(yīng)時間為12h。優(yōu)選的方案為:將物質(zhì)量比為1:1的三水合硝酸銅和硫脲分別溶解在N，N_二甲基甲酰胺中，并向銅溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮，攪拌得到澄清溶液；再將兩溶液混合攪拌，后將所得混合溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯反應(yīng)釜內(nèi)，在120° C溫度下反應(yīng)12h，然后自然冷卻至室溫；將離心處理收集的產(chǎn)品分別用去離子水和無水乙醇各洗三遍，最后60° C烘干即可。本發(fā)明制備的Cu39S28納米晶體在可見光照射下，與雙氧水混合，對各種染料有很好的降解效果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):第一，本發(fā)明提供的制備方法簡單，而且能夠通過控制PVP的量、反應(yīng)溫度及反應(yīng)時間來控制納米粒子的尺寸范圍，從而控制納米粒子的帶隙及熒光行為。第二，采用本發(fā)明方法制備的Cu39S28納米晶體，在雙氧水的輔助作用下，經(jīng)可見光照射，對各種不同的染料有良好的光催化降解效果。


圖1為A-D分別為實(shí)施例1所得Cu39S28納米晶體的SEM照片、TEM照片、XRD圖(插圖為EDS)和高分辨的TEM照片。圖2為實(shí)施例2所得Cu39S28納米晶體的SEM照片。圖3為實(shí)施例3所得Cu39S28納米晶體的TEM照片。圖4為實(shí)施例4所得Cu39S28納米晶體的SEM照片，插圖為所得Cu39S28納米晶體的TEM照片。

圖5為實(shí)施例5所得Cu39S28納米晶體的TEM照片。圖6為實(shí)施例6所得Cu39S28納米晶體的SEM照片。圖7為實(shí)施例7中羅丹明B降解過程中的紫外吸收光譜。圖8為實(shí)施例8中番紅花T降解過程中的紫外吸收光譜。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1(a)將2mmol的三水合硝酸銅溶解在20mL的N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌得到澄清的溶液，然后向硝酸銅溶液中加入2g的聚乙烯吡咯烷酮，攪拌得到澄清溶液。(b)將2mmol的硫脲溶解在20mL的N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌得到澄清的溶液。(c)將步驟(a)溶液和步驟(b)制得的溶液混合，攪拌，得到澄清的溶液后轉(zhuǎn)移至60mL的聚四氟乙烯高壓釜中，120° C反應(yīng)12小時，然后自然冷卻至室溫。將離心處理收集的產(chǎn)品分別用去離子水和無水乙醇各洗三遍，最后60° C烘干即可。圖1A、B分別為實(shí)施例1所得產(chǎn)物的SEM圖片和TEM圖片，由圖可看出，所得的產(chǎn)物尺寸均一，尺寸大約為170nm。圖1C為X-射線衍射花樣，插圖為EDS能譜，說明所得的產(chǎn)物為Cu39S28。圖1D為高分辨的透射圖片，能看到清晰的晶格條紋，說明產(chǎn)物具有很好的結(jié)晶性。實(shí)施例2(a)將2mmol的二水合氯化銅溶解在20mL的N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌得到澄清的藍(lán)色溶液，然后向氯化銅溶液中加入2g的聚乙烯吡咯烷酮，攪拌得到澄清的溶液后，將兩溶液混合，溶液由藍(lán)色變?yōu)槌吻宓木G色。(b)將2mmol的硫脲溶解在20mL的N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌得到澄清的溶液。(C)將步驟(a)和步驟(b)制得的溶液混合，攪拌，得到澄清的溶液后轉(zhuǎn)移至60mL的聚四氟乙烯高壓釜中，120° C反應(yīng)12小時，然后自然冷卻至室溫。將離心處理收集的產(chǎn)品分別用去離子水和無水乙醇各洗三遍，最后60° C烘干即可。 實(shí)施例3(a)將2mmol的三水合硝酸銅溶解在20mL的N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌得到澄清的溶液，然后向三水合硝酸銅溶液中加入4g的聚乙烯吡咯烷酮，攪拌得到澄清的溶液。(b)將2mmol的硫脲溶解在20mL的N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌得到澄清的溶液。(c)將步驟(a)和步驟(b)制得的溶液混合，攪拌，得到澄清的溶液后轉(zhuǎn)移至60mL的聚四氟乙烯高壓釜中，120° C反應(yīng)12小時，然后自然冷卻至室溫。將離心處理收集的產(chǎn)品分別用去離子水和無水乙醇各洗三遍，最后60° C烘干即可。實(shí)施例4(a)將2mmol的三水合硝酸銅溶解在20mL的N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌得到澄清的溶液，然后向三水合硝酸銅溶液中加入2g的聚乙烯吡咯烷酮，攪拌得到澄清的溶液。(b)將2mmol的硫脲溶解在20mL的N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌得到澄清的溶液。(c)將步驟(a)和步驟(b)制得的溶液混合，攪拌，得到澄清的溶液后轉(zhuǎn)移至60mL的聚四氟乙烯高壓釜中，100° C反應(yīng)12小時，然后自然冷卻至室溫。將離心處理收集的產(chǎn)品分別用去離子水和無水乙醇各洗三遍，最后60° C烘干即可。實(shí)施例5(a)將2mmol的三水合硝酸銅溶解在20mL的N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌得到澄清的溶液，然后向三水合硝酸銅溶液中加入2g的聚乙烯吡咯烷酮，攪拌得到澄清的溶液。(b)將2mmol的硫脲溶解在20mL的N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌得到澄清的溶液。(C)將步驟(a)和步驟(b)制得的溶液中，180° C反應(yīng)12小時，然后自然冷卻至室溫。將離心處理收集的產(chǎn)品分別用去離子水和無水乙醇各洗三遍，最后60° C烘干即可。實(shí)施例6(a)將2mmol的三水合硝酸銅溶解在20mL的N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌得到澄清的溶液，然后向三水合硝酸銅溶液中加入2g的聚乙烯吡咯烷酮，攪拌得到澄清的溶液。(b)將2mmol的硫脲溶解在20mL的N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌得到澄清的溶液。(c)將步驟(a)和步驟(b)制得的溶液混合，攪拌，得到澄清的溶液后轉(zhuǎn)移至60mL的聚四氟乙烯高壓釜中，120° C反應(yīng)24小時，然后自然冷卻至室溫。將離心處理收集的產(chǎn)品分別用去離子水和無水乙醇各洗三遍，最后60° C烘干即可。實(shí)施例7 將50mL的羅丹明B溶液(10mg/L)與2mL的雙氧水在燒杯內(nèi)混合，然后加入20mg實(shí)施例3的產(chǎn)物，將燒杯放在波長為400-800nm的氙燈(模擬太陽光)下面邊攪拌邊照射，每隔10分鐘取樣、離心、測紫外光譜。實(shí)施例8將50mL的番紅花T溶液(10mg/L)與2mL的雙氧水在燒杯內(nèi)混合,然后加入20mg實(shí)施例3的產(chǎn)物，將燒杯放在波長為400-800nm的氙燈(模擬太陽光)下面邊攪拌邊照射，每隔10分鐘取樣、離心、測 紫外光譜。
權(quán)利要求
1.一種Cu39S28納米晶體的制備方法,包括以下步驟: (a)將銅鹽溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌至得到澄清的溶液，然后向溶液中加入表面活性劑，攪拌至得到澄清的溶液； (b)將含硫試劑溶解在N，N-二甲基甲酰胺中，攪拌至得到澄清的溶液； (c)將上述步驟(a)和步驟(b)制得的溶液混合，攪拌，得到澄清的溶液后移至聚四氟乙烯的高壓反應(yīng)釜內(nèi)，控制反應(yīng)溫度在100° C-180。C，反應(yīng)lh-24h，反應(yīng)完畢，自然冷卻至室溫，離心處理，洗滌，干燥，得到Cu39S28納米晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Cu39S28納米晶體的制備方法，其特征在于，所述銅鹽和含硫試劑的物質(zhì)量比為1:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Cu39S28納米晶體的制備方法，其特征在于，所述銅鹽為:二水合氯化銅、溴化銅、硫酸銅或者三水合硝酸銅中的一種或其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Cu39S28納米晶體的制備方法，其特征在于，所述含硫試劑為:硫代乙酰胺或者硫脲中的一種或其組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Cu39S28納米晶體的制備方法，其特征在于，所述表面活性劑為:聚乙烯吡咯烷酮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的Cu39S28納米晶體的制備方法，其特征在于，所述步驟(c)中控制反應(yīng)溫度為120° C，反應(yīng)時間為12h。
7.權(quán)利要求1-6所制備的Cu39S28納米晶體在對染料的光催化降解方面的應(yīng)用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7 所述的應(yīng)用，其特征在于，所述染料為羅丹明B、次甲基藍(lán)、甲基橙、曙紅、番紅花T、吡咯明B或結(jié)晶紫中的一種或幾個的組合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種Cu39S28納米晶體的制備方法，銅鹽溶于N,N-二甲基甲酰胺中，加入表面活性劑后；含硫試劑溶于N,N-二甲基甲酰胺中；將上述兩溶液混合后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯的高壓反應(yīng)釜內(nèi)，控制反應(yīng)溫度在100°C-180°C，反應(yīng)時間1h-24h，待反應(yīng)完畢，自然冷卻至室溫，離心，洗滌，干燥，得到Cu39S28納米晶體。本發(fā)明還公布了Cu39S28納米晶體在雙氧水輔助作用下對染料的光催化降解應(yīng)用。本發(fā)明提供的制備方法簡單，而且能夠通過控制PVP的量、反應(yīng)溫度及反應(yīng)時間來控制納米粒子的尺寸范圍，從而控制納米粒子的帶隙及熒光行為；采用本發(fā)明方法制備的Cu39S28納米晶體，在雙氧水的輔助作用下，經(jīng)可見光照射，對各種不同的染料有良好的光催化降解效果。
文檔編號B82Y30/00GK103073047SQ201210537019
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者方臻, 汪晨燕, 樊釩 申請人:安徽師范大學(xué)