[发明专利]多孔状硫化铜纳微米空心球体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种多孔状硫化铜纳微米空心球体及其制备方法，尤其是指一种适用于增加比表面积的多孔状硫化铜纳微米空心球体及其制备方法。

背景技术

硫化铜是一种具有前瞻性的光电材料，其于太阳能电池、电化学电池、红外光探测器、催化剂等方面具有相当广阔的应用前景。基于硫化铜材料的广泛应用，许多研究人员已对此展开深入的研究。室温条件下，硫化铜Cu_xS存在五种相态，x为1(铜蓝，covellite)、1.75(斜方蓝铜辉矿，anilite)、1.8(蓝辉铜矿，digenite)、1.95(久辉铜矿，djurleite)、2(辉铜矿，chalcosite)。此外，随着纳微米科技的发展与广泛应用，制备具有纳微米结构的硫化铜亦逐步引起研究人员的重视。

材料的微结构尺寸及形貌将影响材料的光学特性、电性及催化特性，因此，硫化铜微结构尺寸与形貌的调控技术俨然成为该领域研究人员的重要目标。就目前研究状况而言，制得的硫化铜微结构形貌多为实心球体、中空球体、薄膜状、长柱状或不规则状。虽然上述微结构形貌具有各自的优势之处，但其特性表现仍存有改善的空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多孔状硫化铜纳微米空心球体及其制备方法，以增加硫化铜材料的反应面积，提升其应用效能。尤其，应用于太阳能电池中，新颖的硫化铜纳微米结构可可提高光电效应，提升太阳能电池的发展潜力。

为达成上述目的，本发明提供的多孔状硫化铜Cu_xS纳微米空心球体，其直径为300nm-700nm，且具有复数个穿孔，其中x为1至2。

所述的多孔状硫化铜Cu_xS纳微米空心球体，其中，该些穿孔间的平均间距为5nm至30nm。

所述的多孔状硫化铜Cu_xS纳微米空心球体，其中，该些穿孔的平均孔径为80nm至130nm。

所述的多孔状硫化铜Cu_xS纳微米空心球体，其中，该些穿孔的截面为多边形。

所述的多孔状硫化铜Cu_xS纳微米空心球体，其中，该些穿孔的截面为五边形与六边形。

本发明提供的制备多孔状硫化铜Cu_xS纳微米空心球体的方法，包括：

混合一铜源溶液及一螯合剂，以获得一混合溶液；以及

依序加入一第一硫系还原剂及一第二硫系还原剂于该混合溶液中，并于60℃至100℃下反应5至600秒；

其中，x为1至2；且该第一硫系还原剂的还原力大于该第二硫系还原剂的还原力。

所述的制备方法，还包括：于反应结束后，进行过滤、清洗及干燥步骤。

所述的制备方法，其中，该铜源溶液为铜盐溶液或亚铜盐溶液。

所述的制备方法，其中，该螯合剂为双牙基螯合剂、三牙基螯合剂、四牙基螯合剂或六牙基螯合剂。

所述的制备方法，其中，该双牙基螯合剂为HOOC-(CR₁R₂)_n-COOH或R₃R₄N-(CR₁R₂)_n-NR₃’R₄’；R₁、R₂、R₃、R₃’、R₄及R₄’各自独立为氢或C_1-6烷基；且n为1至6的整数。

所述的制备方法，其中，该双牙基螯合剂为乙基丙二酸、N，N-二甲基乙二胺、1，3-丙二胺或乙二胺。