專利名稱：硫化銅超長微米線的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種納米或微米級結構的材料制造，具體是一種硫化銅超長微米線的制備方法。
背景技術：
硫化銅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、光致發光、三階非線性極化率和三階非線性響應速度等性能，廣泛應用于太陽能電池、光電轉換開關、氣敏傳感器等領域。納米或微米級的CuS材料由于其特殊的結構如密度小、比表面大等使其被廣泛應用在光子晶體、催化、可控釋放藥物封裝膠囊等，因此具有很好的應用前景。近年來，有關CuS可控形貌合成也引起了廣泛的關注，其制備方法主要有微乳法、囊泡法、電化學法和溶劑輔助水熱法等。人們采用各種方法制備了納米管、納米片、納米花等CuS納米材料，而CuS微米線的相關文獻報道較少。上述方法具有合成工藝相對復雜、條件不易控制、環境污染嚴重、應用范圍窄的缺點。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種工藝步驟簡單、成本低、產率高、形貌可控制、環境污染低的硫化銅超長微米線的制備方法。本發明的方法依次包括以下步驟a.以CuSO4 · 5H20為原料溶于去離子水中，然后加入高分子模板，室溫下攪拌至完全溶解，高分子模板的濃度為O. lg/L ；b.將溶液置于真空干燥箱60V 80°C保溫2h ；c.取出溶液，再向其中加入CH4N2S進行反應，其中CuSO4 ·5Η20與CH4N2S的質量之比為I :2 ；d.將溶液攪拌10 30min后置于真空干燥箱60°C 120°C保溫24h后，冷卻至室溫有黑色的沉淀生成；產物經離心分離后，分別用去離子水和無水乙醇反復洗滌，最后在真空條件下60°C干燥12h得到最終產物。所述的高分子模板為聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸(PAA)或聚乙二醇(PEG)中的一種。 優選地，步驟d中真空干燥箱保溫溫度為80°C 100°C。本發明采用液相化學合成法，并引入高分子模板，簡化了工藝步驟，成本低、產率高，使CuS的粒徑和形貌可以控制，環境污染低，可實現綠色合成。


圖I為本發明實施例制得的硫化銅超長微米線XRD譜圖。圖2為本發明實施例制得的硫化銅超長微米線微觀形貌圖片，其中圖a和b為二硫化鎢納米棒的場發射掃描電鏡(SEM)照片。圖3為本發明實施例制得的硫化銅超長微米線生長機理示意圖。
具體實施例方式實施例一將O. 2496g CuSO4 · 5H20溶于IOOml的蒸餾水中，然后加入O. OlgPMAA，室溫下攪拌30min至完全溶解后，將溶液置于真空干燥箱于80°C保溫2h。取出溶液，再向其中加入O. 076g CH4N2S,攪拌IOmin后將溶液置于真空干燥箱于80°C保溫24h，冷卻至室溫。反應產物經離心分離后，分別用去離子水和無水乙醇反復洗滌，最后在真空條件下60°C干燥12h得到黑色的產物。

圖I為模板法合成CuS微米線的XRD圖。從圖I可以看出，圖中所有XRD峰位與標準衍射圖(JCPDS No. 0620464)相一致，且沒有其它雜峰，說明反應產物為純的CuS六方晶體，而無Cu2S、CuO等其他產物的生成,計算晶格點陣常數a=0. 13796nm, c=l. 1631nm。通過XRD衍射峰的展寬能夠初步判斷CuS微米線的晶粒較小。圖2是以PMAA (O. Ig · L—1)為模板合成的CuS微米線SEM圖，從圖2a中可以看出，反應產物主要是CuS超長微米線，其直徑大約為I μ m，長度超過20 μ m。除此以外，還有少量的團聚顆粒存在。圖2b是一個高倍數的SEM圖，從圖中可以清楚看到CuS微米線表面并不光滑，這正是CuS在PMAA幫助下沿鏈的方向聚合的結果。實施例二 將O. 2496g CuSO4 ·5Η20溶于IOOml的蒸餾水中，然后加入O. 01gPEG600，室溫下攪
拌30 min至完全溶解后，將溶液置于真空干燥箱于80°C保溫2h。取出溶液，再向其中加入O. 076g CH4N2S,攪拌IOmin后將溶液置于真空干燥箱80°C保溫24h，冷卻至室溫。反應產物經離心分離后，分別用去離子水和無水乙醇反復洗滌，最后在真空條件下60°C干燥12h得到黑色的產物。實施例三將O. 2496g CuSO4 · 5H20溶于IOOml的蒸餾水中，然后加入O. OlgPAA，室溫下攪拌30min至完全溶解后，將溶液置于真空干燥箱80°C保溫2h。取出溶液，再向其中加入O. 076gCH4N2S,攪拌IOmin后將溶液置于真空干燥箱80°C保溫24h，冷卻至室溫。反應產物經離心分離后，分別用去離子水和無水乙醇反復洗滌，最后在真空條件下60°C干燥12h得到黑色的產物。
權利要求
1.一種硫化銅超長微米線的制備方法，其特征是依次包括以下步驟， a.以CuSO4· 5H20為原料溶于去離子水中，然后加入高分子模板，室溫下攪拌至完全溶解，高分子模板的濃度為O. lg/L ； b.將溶液置于真空干燥箱60V 80°C保溫2h ； c.取出溶液，再向其中加入CH4N2S進行反應，其中CuSO4·5Η20與CH4N2S的質量之比為I 2 ； d.將溶液攪拌10 30min后置于真空干燥箱60°C 120°C保溫24 h后，冷卻至室溫有黑色的沉淀生成；產物經離心分離后，分別用去離子水和無水乙醇反復洗滌，最后在真空條件下60°C干燥12 h得到最終產物。
2.根據權利要求I所述的硫化銅超長微米線的制備方法，其特征是所述的高分子模板為聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸或聚乙二醇中的一種。
3.根據權利要求2所述的硫化銅超長微米線的制備方法，其特征是步驟d中真空干燥箱保溫溫度為80°C 100°C。
全文摘要
本發明涉及一種納米或微米級結構的材料制造，具體是一種硫化銅超長微米線的制備方法。該方法依次包括以下步驟a.以CuSO4·5H2O為原料溶于去離子水中，然后加入高分子模板，室溫下攪拌至完全溶解；b.將溶液置于真空干燥箱60℃～80℃保溫；c.取出溶液，加入CH4N2S進行反應；d.將溶液攪拌后置于真空干燥箱60℃～120℃保溫后，冷卻至室溫；產物經離心分離后，分別用去離子水和無水乙醇洗滌，最后在真空條件下60℃干燥得到最終產物。本發明采用液相化學合成法，并引入高分子模板，簡化了工藝步驟，成本低、產率高，使CuS的粒徑和形貌可以控制，環境污染低，可實現綠色合成。
文檔編號C01G3/12GK102863006SQ20121036248
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月25日 優先權日2012年9月25日
發明者唐國鋼, 李長生, 唐華, 王鳳, 欒丹 申請人:鎮江市高等專科學校