[发明专利]一种Cu

说明书

本发明公开了一种Cu_2‑xS纳米晶的形貌调控方法。本发明预先制备Cu_2‑xS纳米片作为种子，在惰性气体保护下，以金属氯化物为形貌调控剂，采用注入法高温热解亚铜硫醇化物使上述Cu_2‑xS纳米片种子沿特定方向再生长进而达到产物的形貌调控。本发明所得到的再生长后的纳米晶形状分别为六棱柱和正十四面体，棱角分明，形状规整。本发明中所使用的原料常见，成本低廉；设备操作方便，流程简洁；产物重复性好。

(一)技术领域

本发明涉及一种Cu_2-xS纳米片的形貌调控方法。

(二)背景技术

20世纪以来，随着社会经济的快速发展，能源短缺和环境污染严重影响人类的正常生活，因此绿色清洁可持续能源的开发和环境污染的治理迫在眉睫。众多方案中，半导体光催化技术由于清洁无二次污染，成为目前新能源开发和环境治理的有力工具。传统的光催化剂如二氧化钛(TiO₂)和硫化镉(CdS)由于较宽的能带带隙，只对占太阳光辐射总能量5％的紫外光和43％的可见光有响应，不能利用占太阳光总能量52％的近红外光。带有铜空位的Cu_2-xS作为一种常见的p型半导体可以吸收可见光，独特的局域表面等离子体(LSPR)效应使其吸收波长更长的近红外光。由于对可见光和近红外光的双重吸收，Cu_2-xS成为新型的近红外光光热转换、光电转换、光催化和光传感材料。

Cu_2-xS的这种LSPR这种效应可以通过增强光散射、热电子注入、诱导产生强烈的局域电场、加热周围介质等方法促进光催化的氧化还原反应速率、物质传输、反应分子吸附增强光催化性能。在对LSPR的研究中发现，半导体纳米晶的形貌对吸收光的响应阈值和局域电场强度及分布具有重大的影响，自掺杂半导体如Cu_2-xS、WO_3-x等可以通过调节自身形貌来改变光响应阈值，再与其它材料复合，促进光生载流子的分离进而提升光催化效率。传统的Cu_2-xS半导体纳米晶一般通过高温热解铜硫化物而成，例如发明专利:CN201410151190.7，其形貌较为不均匀且形貌控制研究很少，无法做到精确调控。因此开发一种调控Cu_2-xS半导体纳米晶的形貌的方法对于铜硫属半导体光催化领域具有重要的理论和实践意义。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种原料常见、成本低廉、操作方便、流程简洁和重复性好的Cu_2-xS半导体纳米晶的形貌调控方法。

本发明采用的技术方案是：

一种Cu_2-xS纳米晶的形貌调控方法，所述方法包括：以Cu_2-xS纳米片种子和铜盐为原料，加入含金属氯化物形貌调控剂的高沸点有机溶剂1中，磁力搅拌加热到100～140℃并维持10min～2h除去混合溶剂中的水分和氧气，然后用注射器取含脂肪族硫醇的高沸点有机溶剂2注入上述混合溶剂，利用Schlenk系统反复除气填充惰性气体，之后升温至220～240℃并维持20min～2h；反应结束后，将反应液冷却至室温，加入洗涤剂超声离心分离洗出有机溶剂，得到Cu_2-xS纳米晶，分散至分散液保存。

本发明通过调控加入的金属氯化物形貌调控剂种类和温度等参数，利用额外铜源和硫源，经纳米颗粒再生长的方法最终获得不同形貌的Cu_2-xS纳米晶。

所述铜盐为下列之一：氯化亚铜、乙酸铜、硝酸铜、硬脂酸铜；

所述的金属氯化物形貌调控剂为下列之一：SnCl₂、SnCl₄、MnCl₄、TiCl₄、ZnCl₂、PbCl₄；

所述高沸点有机溶剂1和高沸点有机溶剂2各自独立为下列之一或其中两种以上的混合物：油胺、十八烯、油酸；