[发明专利]一种3D花状硫化铜及其水热制备方法

说明书

本发明公开一种3D花状硫化铜的水热制备方法，首先，将铜源与硫源分别溶于乙二醇中，并在超声清洗器中超声分散，获得两者的均匀溶液；接着，将硫源溶液缓慢滴加至铜源溶液中，搅拌均匀；然后，将上述反应液转移至反应釜中进行水热反应，即可获得3D花状硫化铜。本发明工艺简单，成本低，所获花状硫化铜尺寸均匀、形貌规整，有望应用于光催化、电容器、传感器等领域。

技术领域

本发明涉及硫化铜的制备方法，特别涉及一种3D花状硫化铜及其水热制备方法。

背景技术

纳米硫化铜作为一种良好的P型半导体材料，其禁带宽度低(＜2.0eV)，具有良好的可见光吸收效应、主红外区透过、光催化活性、光致发光等性能，在光热诊疗、太阳能电池、电极材料等领域展现出潜在的应用价值。

目前，科研工作者已通过水热法、共沉淀法及溶剂热法等成功制备了不同形貌的纳米硫化铜，如中空微球、纳米线、纳米管等。Li等(Carbohydrate Polymers,2013,92(1))以直链淀粉为模板，向直链淀粉与CuCl₂的混合溶液中加入Na₂SO₃，在100℃下反应，获得了纳米硫化铜微球。王婷等(山西化工，2007，27(2))以醋酸铜和硫化钠为原料，以十六烷基三甲基溴化铵、正庚烷、正丁醇及水形成的W/O型微乳体系为反应容器，在加热状态下反应24h，合成出了粒径约为31.8nm的六方形硫化铜晶粒。但是，目前所公开的方法大多需要模板、表面活性剂或其他助剂来辅助实现，且存在制备过程复杂、成本高、颗粒均匀性差等问题。

花状结构的纳米材料是一类特殊的三维(3D)材料，由许多类似“花瓣”的纳米片组装而成，具有粗糙的结构、比表面积高、缺陷密度高以及活性位点多等优势，因此近年来备受关注。然而，近年来有关花状硫化铜的制备尚未成熟，Saranya M,Santhosh C,Ramachandran R(Hydrothermal growth of CuS nanostructures and itsphotocatalytic properties[J].Powder Technology,2014,252:25-32)等采用水热法，Shi B,Liu W,Zhu K(Synthesis of flower-like copper sulfides microspheres aselectrode materials for sodium secondary batteries[J].Chemical PhysicsLetters,2017,677:70-74)等采用溶剂热法制备了花状硫化铜，但是这两种方法均采用了表面活性剂作为形貌诱导剂控制CuS晶面的生长，制备方法复杂，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种3D花状硫化铜及其制备方法，该方法不需要模板、表面活性剂或其他助剂的辅助，且制备的硫化铜为3D花状形貌。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种3D花状硫化铜的水热制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将二水合氯化铜和硫脲溶解于乙二醇中，分散均匀，得到反应液；

步骤2，将反应液在120～150℃下溶剂热反应2～6h，所得产物离心、干燥得3D花状硫化铜。

优选的，步骤1具体为：将二水合氯化铜溶解于乙二醇中，超声分散1～3h，获得氯化铜的乙二醇溶液；将硫脲溶解于乙二醇中，超声分散1～3h，获得硫脲的乙二醇溶液；在60～70℃下将硫脲的乙二醇溶液滴加至氯化铜的乙二醇溶液中，搅拌20～30min，获得反应液。

进一步的，超声分散的功率为250～350W、频率40～50KHz、温度为25～35℃。

进一步的，搅拌的速率为170～250r/min。

优选的，步骤1中，二水合氯化铜与硫脲的摩尔比为(0.01～0.03)：(0.03～0.08)。