一種聚吡咯/銀硫化銀核殼結(jié)構(gòu)納米線及其用途和制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于聚合物/金屬@金屬半導(dǎo)體核殼納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)的合成方法領(lǐng)域，具體涉及一種聚吡咯/銀@硫化銀核殼結(jié)構(gòu)納米線及其用途和制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬基半導(dǎo)體納米材料，在光電催化、光降解、能量轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域受到眾多的關(guān)注。由于大多數(shù)半導(dǎo)體光催化劑受制于其對可見光區(qū)的低吸收效率或其低的電荷轉(zhuǎn)移能力。為了克服這些困難，金屬-半導(dǎo)體異質(zhì)材料應(yīng)運而生。
[0003]金屬-半導(dǎo)體異質(zhì)光催化劑能夠有效地提高光催化效率，因為金屬異質(zhì)材料能夠加快電子轉(zhuǎn)移速度，疏散半導(dǎo)體材料表面的電荷并且有效的阻礙電子與空穴的重組。因其優(yōu)越的光催化性能和銀卓越的電子轉(zhuǎn)移、運輸能力，金屬-半導(dǎo)體異質(zhì)銀@硫化銀納米線材料得到廣泛的關(guān)注。并且硫化銀納米顆粒均勻的分布在銀納米線的表面，可以加速材料表面電子的轉(zhuǎn)移，有效的阻礙電子與空穴的重組。然而，硫化銀的寬能帶限制了其對可見光的吸收，降低了對太陽光的利用率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種聚吡咯/銀@硫化銀核殼結(jié)構(gòu)納米線及其用途和制備方法，具體技術(shù)方案如下:
[0005]一種聚吡咯/銀@硫化銀核殼結(jié)構(gòu)納米線，包括三層結(jié)構(gòu)，第一層為光滑、均一的銀納米線，第二層為緊密包裹在銀納米線表面的硫化銀小顆粒，第三層為在銀@硫化銀核殼結(jié)構(gòu)納米線表面電沉積的聚吡咯。
[0006]進(jìn)一步地，所述銀納米線直徑為20-30納米，和/或，所述聚吡咯對可見光吸收系數(shù)大、導(dǎo)電性好。
[0007]上述聚R比略/銀O硫化銀核殼結(jié)構(gòu)納米線的制備方法，包括以下步驟:
[0008](I)合成Ag納米線；
[0009](2)制備 AgOAg2S 納米線；
[0010](3)制備聚吡咯/AgOAg2S核殼結(jié)構(gòu)納米線。
[0011]進(jìn)一步地，步驟(I)采用多元醇還原法制備:
[0012](1-1)將含有聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇加入到小燒杯中；
[0013](1-2)將其放在磁力攪拌器上攪拌；
[0014](1-3)向燒瓶中逐滴加入AgNO^乙二醇溶液，并加入一滴AgCl的澄清液；
[0015](1-4)將小燒杯中的溶液倒入圓底燒瓶內(nèi)，并放在油浴鍋里繼續(xù)加熱攪拌；
[0016](1-5)產(chǎn)物分別用丙酮、二次水離心清洗。
[0017]進(jìn)一步地，步驟(2)中，將先前合成出的Ag納米線加入到Na2S溶液中，反應(yīng)在室溫下放置一段時間，產(chǎn)物用乙醇、二次水分別離心清洗三遍。
[0018]進(jìn)一步地，步驟(3)中聚P比略/AgOAg2S核殼結(jié)構(gòu)納米線修飾電極采用如下步驟制備:(3-1)準(zhǔn)備AgOAg2S納米線修飾的玻碳電極；
[0019](3-2)將玻碳電極超聲清洗潔凈后在室溫下干燥；
[0020](3-3)將事先制備好的AgOAg2S納米線溶解在N，N- 二甲基甲酰胺中，超聲分散后滴到玻碳電極上；
[0021](3-4)干燥后得到AgOAg2S納米線修飾的玻碳電極；
[0022](3-5)用循環(huán)伏安掃描方法在修飾后的電極表面上包裹上一層聚吡咯薄膜，得到聚P比略/AgiAg2S核殼結(jié)構(gòu)納米線。
[0023]進(jìn)一步地，刻蝕時間為0-48小時，循環(huán)伏安掃描圈數(shù)為4-18圈。
[0024]進(jìn)一步地，
[0025]步驟(1-1)中，聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液質(zhì)量濃度為0.015-0.025g/mL ；
[0026]步驟(1-2)中，攪拌20min ；
[0027]步驟(1-3)中采用濃度為0.1-0.2mol/L的硝酸鹽的乙二醇溶液；
[0028]步驟(1-4)中，攪拌30min;
[0029]步驟(1-5)中，先用丙酮離心清洗3次，再用二次水離心清洗3次。
[0030]進(jìn)一步地，步驟⑵中，采用0.001-0.0lM的Na2S溶液，銀納米線在Na2S溶液的濃度1.0-1.5M，反應(yīng)在室溫下放置4-48h，產(chǎn)物用乙醇、二次水分別離心清洗3次。
[0031 ] 上述聚吡咯/銀@硫化銀核殼結(jié)構(gòu)納米線的用途，作為光電化學(xué)傳感器，用于對焦掊酸進(jìn)行光電化學(xué)檢測。
[0032]與目前現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用兩步刻蝕法首次合成出銀@硫化銀核殼結(jié)構(gòu)納米線。耦合銀@硫化銀納米線與聚吡咯，構(gòu)建了一個新穎高效的光電化學(xué)傳感器平臺。銀納米線核可以快速的轉(zhuǎn)移電子并有效的阻礙電子與空穴的重組。聚吡咯拓寬了電極對可見光的吸收范圍，提高光電流轉(zhuǎn)化效率。通過對焦掊酸的檢測，聚吡咯/銀@硫化銀光電化學(xué)傳感器表現(xiàn)出響應(yīng)快速、靈敏度高、選擇性好等優(yōu)點。所設(shè)計的聚吡咯/銀@硫化銀光電化學(xué)傳感器在光電化學(xué)傳感器的發(fā)展中有著潛在的應(yīng)用潛能。
【附圖說明】
[0033]圖1為實施例1制備的銀納米線的掃描電子顯微鏡SEM圖；
[0034]圖2為實施例1制備的銀O硫化銀的掃描電子顯微鏡SEM圖；
[0035]圖3為實施例1制備的銀納米線和銀O硫化銀異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米線的XRD圖；
[0036]圖4為實施例1制備的聚吡咯/銀O硫化銀異質(zhì)電極與銀O硫化銀材料電極的電化學(xué)阻抗圖；
[0037]圖5為實施例1制備的聚吡咯/銀O硫化銀異質(zhì)電極與銀@硫化銀材料電極對焦掊酸進(jìn)行光電化學(xué)檢測的光電流響應(yīng)圖；
[0038]曲線為實施例1銀@硫化銀材料電極在pH = 7.4的磷酸緩沖溶液中未加焦掊酸的光電流響應(yīng)曲線；
[0039]曲線Idci為實施例1聚吡咯/銀@硫化銀納米線異質(zhì)電極在pH = 7.4的磷酸緩沖溶液中未加焦掊酸的光電流響應(yīng)曲線；
[0040]曲線&1為實施例1制備的銀@硫化銀材料電極在pH = 7.4的磷酸緩沖溶液中加Λ 100 μ M焦掊酸的光電流響應(yīng)曲線；
[0041]曲線1^為實施例1制備的聚吡咯/銀O硫化銀納米線異質(zhì)電極在在pH = 7.4的磷酸緩沖溶液中加入100 μΜ焦掊酸的光電流響應(yīng)曲線；
[0042]圖6為實施例1制備的聚吡咯/銀O硫化銀納米線異質(zhì)電極在加入不同焦掊酸時的光電流響應(yīng)曲線；
[0043]圖7為實施例1制備的聚吡咯/銀O硫化銀納米線異質(zhì)電極的光電流與焦掊酸濃度的線性關(guān)系。
【具體實施方式】
[0044]下面根據(jù)附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其為本發(fā)明多種實施方式中的一種優(yōu)選實施例。
[0045]在一個實施例中，提供一種聚吡咯/AgOAg2S核殼結(jié)構(gòu)納米線的制備方法，包括以下步驟:(a)Ag納米線的合成。Ag納米線是通過一種改進(jìn)的多元醇還原法制備的，是將含有聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇加入到小燒杯中，并將其放在磁力攪拌器上攪拌。然后，向燒瓶中逐滴加入AgNOj^乙二醇溶液，并加入一滴AgCl的澄清液。將小燒杯中的溶液倒入圓底燒瓶內(nèi)，并放在油浴鍋里繼續(xù)加熱攪拌。產(chǎn)物分別用丙酮、二次水離心清洗。(b)Ag@Ag2S納米線的制備。將先前合成出的Ag納米線加入到Na2S溶液中，反應(yīng)在室溫下放置一段時間，產(chǎn)物用乙醇、二次水分別離心清洗三遍。(c)聚吡咯/AgOAg2S核殼結(jié)構(gòu)納米線的制備。聚吡略/AgiAg2S核殼結(jié)構(gòu)納米線修飾電極是由以下幾步制備的:首先，準(zhǔn)備AgOAg2S納米線修飾的玻碳電極。將玻碳電極超聲清洗潔凈后在室溫下干燥，將事先制備好的AgOAg2S納米線溶解在N，N- 二甲基甲酰胺中，超聲分散后滴到玻碳電極上，干燥后得到AgOAg2S納米線修飾的玻碳電極。隨后，用循環(huán)伏安掃描方法在修飾后的電極表面上包裹上一層聚吡咯薄膜，得到聚吡咯/AgOAg2S核殼結(jié)構(gòu)納米線?？涛g時間為0-48小時，循環(huán)伏安掃描圈數(shù)為4-18圈。
[0046]在另一實施例中，一種聚吡咯/銀@硫化銀核殼結(jié)構(gòu)納米線，有三層結(jié)構(gòu)。第一層為光滑、均一的銀納米線，直徑為20-30納米；第二層為緊密包裹在銀納米線表面的硫化銀小顆粒；第三層為在銀@硫化銀核殼結(jié)構(gòu)納米線表面電沉積的對可見光吸收系數(shù)大、導(dǎo)電性好的聚吡咯。聚吡咯/銀@硫化銀核殼結(jié)構(gòu)納米線的制備方法，包括以下步驟:(a)銀納米線的制備:將質(zhì)量濃度為0.015-0.025g/mL的聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液加入到小燒杯中，并將其放在磁力攪拌器上攪拌20min。然后，向燒瓶中逐滴加入濃度為0.1-0.2mol/L的硝酸鹽的乙二醇溶液，并加入一滴AgCl的澄清液。將小燒杯中的溶液倒入圓底燒瓶內(nèi)，并放在油浴鍋里繼續(xù)加熱攪拌30min。得到產(chǎn)物先用丙酮離心清洗3次，再用二次水離心清洗3次，得到銀納米線。(b)銀O硫化銀納米線的制備:將步驟(a)制備的銀納米線加入到0.001-0.0lM的Na2S溶液(銀納米線在Na2S溶液的濃度1.0-1.5M)中。反應(yīng)在室溫下放置4-48h。產(chǎn)物用乙醇、二次水分別離心清洗3次，得到銀@硫化銀納米線。(c)聚吡咯/銀@硫化銀核殼結(jié)構(gòu)納米線的制備:將銀@硫化銀納米線修飾在玻碳電極上，與鉬輔助電極和銀@氯化銀參比電極組成三電極系統(tǒng)，在10-15mM吡咯和0.1-0.15M NaCl