一種核殼結(jié)構(gòu)銀硫化銀納米線的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可用于制備光電極材料的核殼結(jié)構(gòu)銀@硫化銀納米線的制備方法，屬于光電化學(xué)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]核殼機(jī)構(gòu)的納米材料可以將不同材料的特征結(jié)合起來(lái)得到更加優(yōu)異的性質(zhì)，以滿足不同的應(yīng)用需求。其中，一維納米核殼結(jié)構(gòu)材料以其優(yōu)越的物理化學(xué)性能引起了研宄者的廣泛關(guān)注。到目前為止，人們已經(jīng)開(kāi)發(fā)了很多種方法用于制備一維核殼結(jié)構(gòu)納米材料，其中，最直接與通用的方法是模板導(dǎo)向法，就是直接在納米線的表面生成一層其他材料的殼。
[0003]在眾多的硫化物半導(dǎo)體中，硫化銀固有的窄禁帶特征(1.0eV)，導(dǎo)致其獨(dú)特的光電性質(zhì)，從而受到人們的大量關(guān)注，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于催化、傳感、光電等多個(gè)領(lǐng)域。并且硫化銀還是典型的電子-離子混合導(dǎo)電型半導(dǎo)體材料，在室溫下，它不僅能傳導(dǎo)電子，還能傳導(dǎo)銀離子，使其在光學(xué)和電子等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0004]目前，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)已經(jīng)報(bào)道了不同形貌結(jié)構(gòu)Ag2S的制備、性質(zhì)和應(yīng)用，其中，研宄較多的是單分散的硫化銀量子點(diǎn)、硫化銀納米晶以及單晶硫化銀納米棒等。常用于制備硫化銀的銀源為硝酸銀、銀氨溶液，硫源通常包括硫粉、硫化鈉、硫代硫酸鈉、硫代乙酰胺、硫脲等。由于硫化銀的溶解度非常低(Ksp = 6.3X 10_5°)，所以硫化銀的形成速率通常過(guò)快，這會(huì)導(dǎo)致其形貌比較難控制，特別是硫化銀納米線。目前香港科技大學(xué)的研宄者報(bào)道了氣-固反應(yīng)法合成硫化銀納米線，他們將干凈的銀箔作為電極，于氫氧化鈉水溶液中進(jìn)行氧化反應(yīng)，然后將被氧化的銀箔放進(jìn)反應(yīng)室中，抽真空，注入H2S和02，反應(yīng)室中溫度控制為40°C，經(jīng)幾天的反應(yīng)時(shí)間后，在Ag箔的表面就會(huì)長(zhǎng)出硫化銀納米線。清華大學(xué)則采用輔助溶劑熱法成功制備得到硫化銀納米線，并指出在紫外光照射下，硫化銀納米線有著極快的光電響應(yīng)速度。
[0005]以上方法雖然成功制備出了硫化銀納米線，但都需要使用較為復(fù)雜的裝置，并經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的反應(yīng)，所以仍然有必要開(kāi)發(fā)一些溫和而又方便的通用方法來(lái)制備Ag2S納米線。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，提供一種簡(jiǎn)單溫和地制備核殼結(jié)構(gòu)銀@硫化銀納米線的方法。
[0007]首先，銀納米線位原料經(jīng)過(guò)氧化法制備銀/氯化銀納米線，具體方法如下:攪拌下，將銀納米線分散于含有聚乙烯吡咯烷酮的水溶液中，控制加入氯化鐵與銀的摩爾比為1:20?4:5，可得到不同殼層厚度的核殼結(jié)構(gòu)銀@氯化銀納米線。
[0008]所述核殼結(jié)構(gòu)銀@硫化銀納米線由銀O氯化銀納米線與硫源通過(guò)離子置換制得，其具體制備過(guò)程包括以下步驟:
[0009](I)將銀@氯化銀納米線分散于含有高分子保護(hù)劑的水溶液中，攪拌下，加入含有硫源的水溶液，反應(yīng)10分鐘，得到褐色沉淀物；
[0010](2)將(I)中得到的沉淀用去離子水離心洗滌3次，再在140°C?180°C下進(jìn)行水熱處理12小時(shí)，得到銀@硫化銀納米線。
[0011]步驟(I)中，高分子保護(hù)劑為明膠、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇，其與銀@氯化銀的質(zhì)量比為1:1?4:1 ;使用的硫源為硫代乙酰胺、硫化鈉或硫化鉀。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為實(shí)施例1得到的硫化銀納米線的SEM圖。
[0013]圖2是銀納米線、銀@氯化銀納米線及實(shí)施例1得到銀@硫化銀納米線的XRD圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳述。
[0015]實(shí)施例1
[0016]稱取一定量的聚乙烯吡咯烷酮，溶解于二次水中，將銀納米線分散在其中(聚乙烯單體與銀納米線的摩爾比為3:1)。配制三氯化鐵溶液，將三氯化鐵溶液(三氯化鐵與銀的摩爾比為1:1)緩慢滴加到混合液中。繼續(xù)攪拌30min后用二次水離心洗滌3次。再稱取同量的聚乙烯吡咯烷酮充分溶解在水中，并將轉(zhuǎn)化為銀O氯化銀的納米線均勻分散，緩慢滴加硫化鈉溶液(氯化鐵摩爾量的一半)，反應(yīng)30min后離心洗滌，分散于60mL水中，放入180°C烘箱水熱12h。結(jié)束后取出離心洗滌，得到銀O硫化銀納米線。
[0017]實(shí)例I所得的硫化銀納米線的掃描電鏡圖如圖1。從圖中可以看出，得到的銀O硫化銀納米線形貌比較均一，長(zhǎng)度在5-10 μ m，表面由于發(fā)生了反應(yīng)而變得粗糙。其成分變化可以從XRD圖(圖2)中看出，銀納米線經(jīng)氯化鐵氧化后轉(zhuǎn)化為了銀O氯化銀，再以足量硫化鈉置換后生成了銀@硫化銀。
[0018]實(shí)施例2
[0019]稱取一定量的聚乙烯吡咯烷酮，溶解于二次水中，將銀納米線分散在其中(聚乙烯單體與銀納米線的摩爾比為3:1)。配制三氯化鐵溶液，將三氯化鐵溶液(三氯化鐵與銀的摩爾比為1:2)緩慢滴加到混合液中。繼續(xù)攪拌30min后用二次水離心洗滌3次。再稱取同量的聚乙烯吡咯烷酮充分溶解在水中，并將轉(zhuǎn)化為銀O氯化銀的納米線均勻分散，緩慢滴加硫化鈉溶液(氯化鐵摩爾量的一半)，反應(yīng)30min后離心洗滌，分散于60mL水中，放入180°C烘箱水熱12h。結(jié)束后取出離心洗滌，得到銀O硫化銀納米線。
[0020]實(shí)施例3
[0021]稱取一定量的聚乙烯吡咯烷酮，溶解于二次水中，將銀納米線分散在其中(聚乙烯單體與銀納米線的摩爾比為3:1)。配制三氯化鐵溶液，將三氯化鐵溶液(三氯化鐵與銀的摩爾比為1:10)緩慢滴加到混合液中。繼續(xù)攪拌30min后用二次水離心洗滌3次。再稱取同量的聚乙烯吡咯烷酮充分溶解在水中，并將轉(zhuǎn)化為銀O氯化銀的納米線均勻分散，緩慢滴加硫化鈉溶液(氯化鐵摩爾量的一半)，反應(yīng)30min后離心洗滌，分散于60mL水中，放入180°C烘箱水熱12h。結(jié)束后取出離心洗滌，得到銀O硫化銀納米線。
[0022]實(shí)施例4
[0023]稱取一定量的明膠，溶解于二次水中，將銀納米線分散在其中(明膠與銀納米線的摩爾比為3:1)。配制三氯化鐵溶液，將三氯化鐵溶液(三氯化鐵與銀的摩爾比為1:1)緩慢滴加到混合液中。繼續(xù)攪拌30min后用二次水離心洗滌3次。再稱取同量的聚乙烯吡咯烷酮充分溶解在水中，并將轉(zhuǎn)化為銀@氯化銀的納米線均勻分散，緩慢滴加硫化鈉溶液(氯化鐵摩爾量的一半)，反應(yīng)30min后離心洗滌，分散于60mL水中，放入180°C烘箱水熱12h。結(jié)束后取出離心洗滌，得到銀@硫化銀納米線。
[0024]實(shí)施例5
[0025]稱取一定量的聚乙烯醇，溶解于二次水中，將銀納米線分散在其中(聚乙烯單體與銀納米線的摩爾比為3:1)。配制三氯化鐵溶液，將三氯化鐵溶液(三氯化鐵與銀的摩爾比為1:20)緩慢滴加到混合液中。繼續(xù)攪拌30min后用二次水離心洗滌3次。再稱取同量的聚乙烯吡咯烷酮充分溶解在水中，并將轉(zhuǎn)化為銀@氯化銀的納米線均勻分散，緩慢滴加硫化鈉溶液(氯化鐵摩爾量的一半)，反應(yīng)30min后離心洗滌，分散于60mL水中，放入180°C烘箱水熱12h。結(jié)束后取出離心洗滌，得到銀O硫化銀納米線。
[0026]實(shí)施例6
[0027]稱取一定量的聚乙烯吡咯烷酮，溶解于二次水中，將銀納米線分散在其中(聚乙烯單體與銀納米線的摩爾比為1:1)。配制三氯化鐵溶液，將三氯化鐵溶液(三氯化鐵與銀的摩爾比為1:1)緩慢滴加到混合液中。繼續(xù)攪拌30min后用二次水離心洗滌3次。再稱取同量的聚乙烯吡咯烷酮充分溶解在水中，并將轉(zhuǎn)化為銀O氯化銀的納米線均勻分散，緩慢滴加硫化鈉溶液(氯化鐵摩爾量的一半)，反應(yīng)30min后離心洗滌，分散于60mL水中，放入180°C烘箱水熱12h。結(jié)束后取出離心洗滌，得到銀O硫化銀納米線。
[0028]實(shí)施例7
[0029]稱取一定量的聚乙烯吡咯烷酮，溶解于二次水中，將銀納米線分散在其中(聚乙烯單體與銀納米線的摩爾比為6:1)。配制三氯化鐵溶液，將三氯化鐵溶液(三氯化鐵與銀的摩爾比為1:1)緩慢滴加到混合液中。繼續(xù)攪拌30min后用二次水離心洗滌3次。再稱取同量的聚乙烯吡咯烷酮充分溶解在水中，并將轉(zhuǎn)化為銀O氯化銀的納米線均勻分散，緩慢滴加硫化鈉溶液(氯化鐵摩爾量的一半)，反應(yīng)30min后離心洗滌，分散于60mL水中，放入180°C烘箱水熱12h。結(jié)束后取出離心洗滌，得到銀O硫化銀納米線。
[0030]實(shí)施例8
[0031]稱取一定量的聚乙烯吡咯烷酮，溶解于二次水中，將銀納米線分散在其中(聚乙烯單體與銀納米線的摩爾比為3:1)。配制三氯化鐵溶液，將三氯化鐵溶液(三氯化鐵與銀的摩爾比為1:1)緩慢滴加到混合液中。繼續(xù)攪拌30min后用二次水離心洗滌3次。再稱取同量的聚乙烯吡咯烷酮充分溶解在水中，并將轉(zhuǎn)化為銀O氯化銀的納米線均勻分散，緩慢滴加硫化鈉溶液(氯化鐵摩爾量的一半)，反應(yīng)30min后離心洗滌，分散于60mL水中，放入120°C烘箱水熱12h。結(jié)束后取出離心洗滌，得到銀O硫化銀納米線。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種核殼結(jié)構(gòu)銀O硫化銀納米線的制備方法，其特征在于，所述核殼結(jié)構(gòu)銀O硫化銀納米線由銀O氯化銀納米線與硫源通過(guò)離子置換制得，其具體制備過(guò)程包括以下步驟: (1)將銀@氯化銀納米線分散于含有高分子保護(hù)劑的水溶液中，攪拌下，加入含有硫源的水溶液，反應(yīng)10分鐘，得到褐色沉淀物； (2)將(I)中得到的沉淀用去離子水離心洗滌3次，再在140°C?180°C下進(jìn)行水熱處理12小時(shí)，得到銀@硫化銀納米線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核殼結(jié)構(gòu)銀O硫化銀納米線的制備方法，其特征在于，高分子保護(hù)劑為明膠、聚乙烯吡咯烷酮或聚乙烯醇。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核殼結(jié)構(gòu)銀O硫化銀納米線的制備方法，其特征在于，高分子保護(hù)劑與銀@氯化銀的質(zhì)量比為1:1?4:1。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種核殼結(jié)構(gòu)銀O硫化銀納米線的制備方法，其特征在于，使用的硫源為硫代乙酰胺、硫化鈉或硫化鉀。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種核殼結(jié)構(gòu)銀硫化銀納米線的制備方法。所述材料的制備方法包括以下步驟：(1)將形貌規(guī)整的銀納米線分散于溶解含高分子保護(hù)劑的水溶液中，加入三氯化鐵水溶液使銀線表面氧化，即得到核殼結(jié)構(gòu)的銀氯化銀納米線；(2)將生成的銀氯化銀納米線分散于水溶液中，加入含有硫源(硫代乙酰胺、硫化鈉或硫化鉀)的水溶液，經(jīng)置換反應(yīng)即得到核殼結(jié)構(gòu)銀硫化銀納米線；(3)將得到的銀硫化銀納米線水熱晶化。本發(fā)明所提供的核殼結(jié)構(gòu)銀/硫化銀納米線的制備方法具有制備工藝簡(jiǎn)單、形貌可控等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明所制備的銀/硫化銀核殼結(jié)構(gòu)納米線可用于光電極和光催化等領(lǐng)域。
【IPC分類】B22F1/02, B82Y30/00, C01G5/00, B82Y40/00
【公開(kāi)號(hào)】CN104889388
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510252461
【發(fā)明人】田寶柱, 吳佩倚, 岳申之, 張金龍, 劉亞, 相開(kāi)強(qiáng), 吳強(qiáng)芳, 張萍
【申請(qǐng)人】華東理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年5月18日