[发明专利]同步实现Cu掺杂和表面异质结构制备Cd1-xCuxS@Cu的方法

说明书

本发明公开了一种同步实现Cu掺杂和表面异质结构制备得到Cd_1‑xCu_xS@Cu的方法，其中，x＝0‑0.05，包括以下步骤：以铜源和CdS晶体材料为原料，通过热反应的方式同步实现CdS晶格内掺杂Cu离子和晶格外包覆Cu单质的Cd_1‑xCu_xS@Cu异质结构。以常规原料和设备通过CdS晶体材料进行同步掺杂和表面异质结构的构建，一步获得掺杂的Cd_1‑xCu_xS@Cu异质结构，可以简化材料制备工序并有效的增强材料吸收光和利用光生载流子的效率，成本低廉、操作简单，所制备的Cd_1‑xCu_xS@Cu掺杂异质结构广泛用于光学器件、光催化分解水制氢、光催化降解染料等技术领域。

技术领域

本发明涉及复合材料制备领域，具体涉及一种利用CdS晶体材料同步进行Cu掺杂和表面异质结构制备Cd_1-xCu_xS@Cu的方法。

背景技术

CdS作为理想的直接带隙半导体材料,是一种理想的光学材料，其带隙基于晶体结构的不同在2.4eV到2.6eV之间。具有良好的可见光吸收性能和发光性能，同时也是一种极具发展潜力的光催化材料。由于半导体材料只能吸收能量大于其带隙的光子而产生光生载流子，通过调控材料的带隙可以调控其光的吸收谱宽，通过掺杂的方式是一种减小半导体带隙而拓宽其吸收光谱波段的有效方式；此外材料表面微量的金属单质的存在使得材料具有等离子效应而有效增强红外波段光的利用率。半导体材料吸收光后产生的光生电子空穴对同时也会复合并同时伴随着发光或发热过程，对于光催化材料来说构建异质结构抑制光生载流子迁移过程中的复合是增强材料性能的有效路径。而将两种手段同时作用于一种材料可以更有效的增强材料吸收光和利用光生载流子的效率，从而有效提高材料的相关性能，现有技术中往往需要多个制备过程才能实现。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用CdS晶体材料同步进行Cu掺杂和表面异质结构制备Cd_1-xCu_xS@Cu的方法，以常规原料和设备通过CdS晶体材料进行同步掺杂和表面异质结构的构建，一步获得掺杂的Cd_1-xCu_xS@Cu异质结构，可以更有效的增强材料吸收光和利用光生载流子的效率，成本低廉、操作简单，所制备的Cd_1-xCu_xS@Cu掺杂异质结构广泛用于光学器件、光催化分解水制氢、光催化降解染料等技术领域。

本发明的利用CdS晶体材料同步实现Cu掺杂和表面异质结构制备Cd_1-xCu_xS@Cu的方法，其中，x＝0-0.05，包括以下步骤：以铜源和CdS晶体材料为原料，通过热反应的方式同步实现CdS晶格内掺杂Cu离子和晶格外包覆Cu单质的Cd_1-xCu_xS@Cu异质结构；

进一步，所述铜源浓度高于CdS晶体材料的掺杂浓度；

进一步，将CdS晶体材料粉末分散于水中形成的悬浮液与无机铜盐溶液搅拌混合后加热反应，经洗涤、过滤，收集沉淀物烘干；

进一步，铜盐离子与CdS晶体阳离子摩尔比为Cu:Cd＝0.01～0.2，反应温度为70～240℃，反应时间为2～48h；；

进一步，铜盐离子与CdS晶体阳离子摩尔比为Cu:Cd＝0.1；反应温度为200℃，反应时间6h；

进一步，所述无机铜盐为乙酸铜或乙酸铜与水合肼的混合液；

进一步，所述CdS晶体材料的制备方法包括以下步骤：将强碱水溶液、水溶性的镉盐和硫盐混合加热反应；

进一步，反应温度为200～250℃，反应时间24h；