[发明专利]一种二硫化钼/硫化铜/氧化亚铜纳米复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种二硫化钼/硫化铜/氧化亚铜纳米复合材料的制备方法，将氧化铜加入去离子水搅拌形成混合物，而后加入二水钼酸钠、硫脲和CTAB，之后将样品在水热温度为220℃下保温24h，之后采用去离子水和乙醇洗涤产物五次，并将产物置于真空干燥箱以60℃的温度干燥，得到空心微球状的二硫化钼/硫化铜/氧化亚铜纳米复合材料。利用水热法制备的二硫化钼/硫化铜/氧化亚铜复合材料具有制备工艺简单、材料结晶性好，样品均一度高等特点。形成的纳米复合结构具有半导体异质结特性，能够抑制光生电子‑空穴的复合和促进电子‑空穴的分离的作用，因此在光催化和光伏电池领域有着广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种二硫化钼/硫化铜/氧化亚铜纳米复合材料的制备方法，属于低维复合材料制备领域。

背景技术

二硫化钼纳米材料具有二维层状结构，其层间为范德华力，层内为通过化学键形成三明治结构。同时，二硫化钼为半导体材料，其禁带宽度约1.9eV，可见光吸收较好。由于其特殊的结构和电子性质，因此被广泛应用于光电催化、锂钠离子二次电池、光伏等领域；本征的二硫化钼纳米材料在合成过程中由于形成硫空位等本征缺陷，从而表现出n型半导体的特征。由于缺陷的影响，作为电池的电极材料时，二硫化钼的稳定性较低；另一方面，二硫化钼对可见光具有一定的吸收能力，但是本征缺陷的存在导致光生载流子复合率较高。

硫化铜是一种间接带隙半导体材料，带隙值约为2.0eV。由于其制备方法广泛，易于纳米化等特点，从而被应用于高容量锂离子电池、太阳能电池、光催化和非线性光学材料等领域；氧化亚铜也是一种半导体材料，带隙值约2.2eV，由于其化学稳定性高，在太阳能电池，气敏传感器，光电转换开关等领域都有应用。由于容易铜空位的原因，合成的硫化铜和氧化亚铜材料均表现出p型半导体的特征。因此，对于单一硫化铜和氧化亚铜其光生载流子的复合率都较高，作为光催化和光伏电池材料时，性能受缺陷密度的影响。

当二硫化钼与硫化铜和氧化亚铜形成异质结复合纳米结构时，由于二硫化钼的n型特征与硫化铜和氧化亚铜的p型特征将会形成天然的p-n结，从而形成内建电场，有利于载流子的分离；同时由于二硫化钼、硫化铜和氧化亚铜带隙间的差异，形成异质结复合纳米结构能够导致II型带阶的形成，有利于光生电子-空穴对的分离，因此在光催化和光伏电池领域极具潜力。但是，以往关于二硫化钼/硫化铜/氧化亚铜纳米复合材料制备的研究非常少，探索该类纳米复合材料的制备具有十分重要的意义。

发明内容

为了解决二硫化钼/硫化铜/氧化亚铜纳米复合材料在制备技术上的困难，本发明提供了一种制备二硫化钼/硫化铜/氧化亚铜纳米复合材料的水热合成方法。利用氧化铜为铜源，二水钼酸钠为钼源，硫脲为硫源；水热条件下，硫源分解产生的硫化氢作为还原剂，还原氧化铜，将一价的铜还原为二价的铜，使其形成氧化亚铜和硫化铜的方法去制备异质结纳米复合材料。

本发明采取的技术方案如下：

第一步：在氧化铜中加入去离子水，搅拌，形成混合物A；

第二步：将二水钼酸钠加入混合物A中，继续搅拌，形成混合物B；

第三步：将硫脲加入混合物B中，继续搅拌，形成混合物C；

第四步：将CTAB加入混合物C中，继续搅拌，形成混合物D；

第五步：将混合物D转移至不锈钢高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，在温度为220℃的情况下保温24小时，并自然冷却至室温，生成产物E；

第六步：使用去离子水和乙醇分别洗涤产物E五次，随后将产物E在60℃下真空干燥12小时，得到干燥的二硫化钼/硫化铜/氧化亚铜纳米复合材料；

其中，硫脲与二水钼酸钠的质量比为4；二水钼酸钠与CTAB的质量比为4.615；二水钼酸钠与氧化铜的质量比为0.857～3.429。

上述氧化铜的制备方法为：