六角形硫化銅納米片的製備方法
2023-12-01 00:06:36 3
專利名稱：六角形硫化銅納米片的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種六角形硫化銅納米片的製備方法，以長鏈烷基胺為表面活性劑，採用化學溶液法製備具有規則六角形狀的硫化銅納米片。屬於納米材料製備技術領域。
背景技術：
納米材料的結構和形貌對於納米材料的性能與應用有很大的影響，而且形狀均勻的納米材料自組裝成二維或三維超結構對於其在納米電子學、磁學、光電子學、雜相催化等領域有著重要的意義，因此納米材料的控制合成已經受的越來越多的重視。在眾多的納米材料中，納米硫化銅是一種重要的半導體材料，該材料表現出金屬的特性而且在1.6k時轉化為超導體，在高溫時表現出快離子導體的特性；同時，具有靛銅礦結構的硫化銅在熱電冷卻材料、光纖維、光記錄材料、太陽能電池等方面都有重要的應用。在目前的硫化銅納米材料合成方法中，比較常用的方法有水熱合成、微乳液法、超聲化學合成、γ射線輻照法等。如水熱法、超聲化學法、γ射線輻照法等製備硫化銅，均得到具有不規則形狀的產物或是嚴重團聚的材料，不利於產物形貌控制；而微乳液法合成的產量很少，不利於材料的實際應用；相比之下，有機溶劑熱合成方法具有操作簡單、產物形貌可控、易於實現材料的連續化生產等特點。
發明內容
本發明目的在於針對現有技術的不足，提供一種六角形硫化銅納米片的製備方法，工藝簡單、生產成本低，製備的硫化銅納米片形貌規則可控。
為實現這樣的目的，在本發明的技術方案中，以長鏈烷基胺為表面活性劑，以二硫化碳為硫源，以甲苯為反應溶劑，採用化學溶液法製備具有規則六角形狀的硫化銅納米片。首先將銅鹽、硫源及長鏈烷基胺溶於甲苯中，製備反應液，然後將配製好的反應液進行溶劑熱處理，控制溫度及反應時間，即可得到形貌規則的六角形硫化銅納米片。
本發明的製備方法包括以下具體步驟1)化學反應液的配製將銅鹽、表面活性劑長鏈烷基胺、二硫化碳混合溶於甲苯中，配製成反應液；其中銅鹽的濃度為0.01～0.1mol·1-1、表面活性劑與銅鹽的摩爾比為4～20，二硫化碳與銅鹽的摩爾比為20～40。
2)六角形硫化銅納米片的合成將反應液移入帶有50ml聚四氟乙烯內膽的高壓反應釜，在120℃條件下反應，反應時間為24-48小時，反應結束後，反應釜自然冷卻到約60℃，加入反應液總體積20～30％的甲醇，將產物過濾，用無水乙醇洗滌數次，真空抽乾，即獲得具有六角形狀的硫化銅納米片。
本發明方法中，所述的銅鹽為醋酸銅，所述的表面活性劑長鏈烷基胺為十二胺、十六胺或十八胺。
本發明的優良效果是①由於採用了長鏈烷基胺為表面活性劑，使得硫化銅的納米晶體在生長的過程中達到很好的控制生長，這為六角形硫化銅納米片的各向異性生長提供了良好的導向作用，而且也對六角形硫化銅納米片起到了較好的保護作用，使之具有很好的均勻性。
②由於本發明採用了化學溶液法反應，原料便宜，操作簡單、成本低、效率高，製備的硫化銅為六角形納米片，片的直徑約26±1.5nm，厚度約8±1.2nm，而且該六角納米片可以自組裝成柱狀、筏狀或層狀的納米超結構。
圖1為本發明實施例1所得的六角形硫化銅納米片的X-射線衍射圖譜。(實施例1-4有相同的X-射線衍射圖)。
圖2為本發明實施例1所得的具有柱狀、筏狀結構六角形硫化銅納米片的不同放大倍數的透射電鏡照片。
圖3為本發明實施例2所得的具有層狀硫化銅納米片透射電鏡照片。
圖4為本發明實施例3所得的六角形硫化銅納米片的透射電鏡照片。
圖5為本發明實施例4所得的六角形硫化銅納米片的透射電鏡照片。
具體實施例方式
下面的實施例是對本發明的進一步說明，而不限制本發明的範圍。
實施例1①在一個100ml的燒瓶中，將0.4mmol的醋酸銅、8mmol的十六胺加入到39.5ml的甲苯中，加熱到60℃並保持30分鐘至全部溶解後加入0.5ml二硫化碳，加入的同時繼續磁力攪拌，製備成硫化銅的反應液。
②將按照步驟①製備的反應液移入帶有50ml聚四氟乙烯內膽的高壓反應釜中，在120℃反應24小時後，反應釜自然冷卻到60℃，加入10ml甲醇，離心分離後，用無水乙醇洗滌數次，真空抽乾樣品，即可獲得具有六角形狀的硫化銅納米片。
所得到的六角形狀的硫化銅納米片的X-射線衍射圖如圖1。由圖1可見所製備的材料為六方晶型靛銅礦結構的硫化銅。圖2是得到六角形狀的硫化銅納米片自組裝結構的透射電鏡照片。由圖可見，該硫化銅六角納米片的直徑約26±1.5nm，厚度約8±1.2nm，且該六角納米片可以自組裝成二維柱狀、筏狀的納米超晶格。
實施例2①在一個100ml的燒瓶中，將4mmol的醋酸銅、2.4mmol的十六胺加入到39ml的甲苯中，加熱到60℃並保持30分鐘至全部溶解後加入1ml二硫化碳，加入的同時繼續磁力攪拌，製備成硫化銅的反應液。
②將按照步驟①製備的反應液移入帶有50ml聚四氟乙烯內膽的高壓反應釜中，於120℃溶劑熱48小時後，反應釜自然冷卻到60℃，加入10ml甲醇，離心分離後，用無水乙醇洗滌數次，真空抽乾樣品，即可以獲得具有六角形狀的硫化銅納米片圖3是所得到的六角硫化銅納米片自組裝結構的透射電鏡照片。由圖可見，該硫化銅六角納米片的直徑約26±1.5nm，厚度約8±1.2nm，且可以自組裝成層狀的三維納米超晶格。
實施例3
①在一個100ml的燒瓶中，將0.4mmol的醋酸銅、1.6mmol的十八胺加入到39.5ml的甲苯中，加熱到60℃並保持30分鐘至全部溶解後加入0.5ml二硫化碳，加入的同時繼續磁力攪拌，製備成硫化銅的反應液。
②將按照步驟①製備的反應液移入帶有50ml聚四氟乙烯內膽的高壓反應釜中，於120℃溶劑熱24小時後，反應釜自然冷卻到60℃，加入10ml甲醇，離心分離後，用無水乙醇洗滌數次，真空抽乾樣品，即可以獲得六角硫化銅納米片。
圖4是所得到的六角硫化銅納米片自組裝結構的透射電鏡照片。由圖可見，該實施例的產物的形貌、尺寸與實施例1幾乎相同，且可以自組裝成與實施例1類似的二維柱狀、筏狀的納米超晶格。
實施例4①在一個100ml的燒瓶中，將0.4mmol的醋酸銅、4mmol的十二胺加入到39.5ml的甲苯中，加熱到60℃並保持30分鐘至全部溶解後加入0.5ml二硫化碳，加入的同時繼續磁力攪拌，製備成硫化銅的反應液。
②將按照步驟①製備的反應液移入帶有50ml聚四氟乙烯內膽的高壓反應釜中，於120℃溶劑熱24小時後，反應釜自然冷卻到60℃，加入10ml甲醇，離心分離後，用無水乙醇洗滌數次，真空抽乾樣品，即可以獲得具有六角形狀的硫化銅納米片。
圖5是所得到的六角硫化銅納米片自組裝結構的透射電鏡照片。由圖可見，該硫化銅六角納米片類似於實施例1所得的硫化銅納米片。
權利要求
1.一種六角形硫化銅納米片的製備方法，其特徵在於包括以下步驟1)化學反應液的配製將銅鹽、表面活性劑長鏈烷基胺、二硫化碳混合溶於甲苯中，配製成反應液；其中銅鹽的濃度為0.01～0.1mol·l-1、表面活性劑與銅鹽的摩爾比為4～20，二硫化碳與銅鹽的摩爾比為20～40；2)六角形硫化銅納米片的合成將反應液移入帶有50ml聚四氟乙烯內膽的高壓反應釜，在120℃條件下反應，反應時間為24-48小時，反應結束後，反應釜自然冷卻到60℃，加入反應液總體積20～30％的甲醇，將產物過濾，用無水乙醇洗滌數次，真空抽乾，即獲得具有六角形狀的硫化銅納米片。
2.根據權利要求1的六角形硫化銅納米片的製備方法，其特徵在於所述的銅鹽為醋酸銅，所述的表面活性劑長鏈烷基胺為十二胺、十六胺或十八胺。
3.一種採用權利要求1或2的方法製備的六角形硫化銅納米片，其特徵在於所述六角形硫化銅納米片的直徑為26±1.5nm，厚度為8±1.2nm，可自組裝成柱狀、筏狀、層狀的納米超結構。
全文摘要
本發明涉及一種六角形硫化銅納米片的製備方法，屬於納米材料製備技術領域。以長鏈烷基胺為表面活性劑，以二硫化碳為硫源，以甲苯為反應溶劑，採用化學溶液法製備具有規則的六角形狀的硫化銅納米片。首先將銅鹽、硫源及長鏈烷基胺溶於甲苯中，製備反應液，然後將配製好的反應液進行溶劑熱處理，控制溫度及反應時間，即可得到形貌規則的六角形硫化銅納米片。本發明方法簡單、成本低，製備的硫化銅為具有六角形狀的納米片，該硫化銅六角納米片的直徑約26±1.5nm，厚度約8±1.2nm，而且該六角納米片可以自組裝成柱狀、筏狀、層狀的納米超結構。
文檔編號B82B3/00GK1958459SQ200610118670
公開日2007年5月9日 申請日期2006年11月23日 優先權日2006年11月23日
發明者杜衛民, 錢雪峰 申請人:上海交通大學