[发明专利]一种环状自组装硫化铜空心球的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于硫化铜的制备方法，具体涉及一种环状自组装硫化铜空心球的制备方法。

背景技术

过渡金属硫化物因在半导体、发光装置及超导等方面具有潜在的应用价值而受到科研工作者的极大兴趣。CuS是很重要的p型半导体，带隙能为1.2eV。由于具有优异的传导性、电学、光学性质，被广泛地应用在热电偶、滤光器、太阳能电池、传感器和催化等领域。迄今为止，已成功合成多种形貌的硫化铜，例如纳米盘状，空心球状，花状和管状等特定形貌。但是迄今为止，环状自组装CuS空心球还未见报道。

目前制备硫化铜的方法主要有热解法[Yu-Biao Chen，Ling Chen，and Li-Ming Wu.Water-Induced Thermolytic Formation of Homogeneous Core-Shell CuS Microspheres and Their Shape Retention on Desulfurization[J].Crystal Growth & Design，2008，8：2736-2740]、连续离子层吸附法[M.Ali Yildirim，Aytunc Ates，Aykut Astam.Annealing and Light Effect on Structural，Optical and Electrical Properties of CuS，CuZnS and ZnS Thin Films Grown by the SILAR Method[J].Physica.E，2009，41：1365-1372.]、水热法[Ai-Miao Qin，Yue-Ping Fang，et al.Formation of Various Morphologies of Covellite Copper Sulfide Submicron Crystals by a Hydrothermal Method without Surfactant[J].Crystal Growth & Design，2005，5：855-860.]和溶剂热法[Titipun Thongtem，Chalermchai Pilapong，Somchai Thongtem.Large-Scale Synthesis of CuS Hexaplates in Mixed Solvents Using a Solvothermal Method[J].Materials Letters，2010，64：11-14.]。然而这些方法通常需要特殊的仪器，或者需要严格的实验条件和比较长的反应时间，而且由于在合成硫化铜的过程中有大量的H₂S气体生成，如反应在敞开体系中进行，则不可避免地会对环境造成一定的污染。因此寻找一种易于操作，环境友好和成本低廉的方法显得颇为重要。

发明内容

本发明的目的是提出一种采用微波水热法制备环状自组装CuS空心球的方法。该制备方法反应周期短、反应温度低，环境友好，成本低廉，并且操作简单，重复性好，而且所制备的产物形貌独特，性能优异。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)将分析纯的可溶性铜盐加入到去离子水中，制成Cu²⁺浓度为0.01mol/L-2.0mol/L的透明溶液A；

2)向溶液A中加入分析纯的聚乙烯吡咯烷酮K30(PVP)，使PVP的浓度为0.01-0.1mol/L，形成前驱物溶液，静置12h得溶液B；

3)向溶液B中加入分析纯的硫脲(SC(NH₂)₂)或硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)，使得溶液中铜源/硫源的摩尔比为1∶2～5，所得溶液C；

4)将溶液C倒入微波水热反应釜中，填充度为50％-80％，然后密封反应釜，将其放入温压双控微波水热反应仪中，选择温控模式或者压控模式进行反应，所述的温控模式的温度控制在100-200℃，压控模式的水热压力控制在0.1-3Mpa，反应时间控制在10min-120min，反应结束后自然冷却到室温；

5)打开水热反应釜，产物经过离心收集，然后分别用去离子水，无水乙醇洗涤，于电热鼓风干燥箱中在40-80℃干燥得到最终产物环状自组装硫化铜空心球。

所述的可溶性铜盐为硝酸铜或硫酸铜。