專利名稱：微波溶劑熱制備棒狀硫化銅納米晶的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于硫化銅的制備方法，具體涉及一種微波溶劑熱制備棒狀硫化銅納米晶的方法。
背景技術(shù)：
過渡金屬硫化物因在半導體、發(fā)光裝置及超導等方面具有潛在的應用價值而受到科研工作者的極大興趣。CuS是很重要的ρ型半導體，帶隙能為2. OeV。由于具有優(yōu)異的傳導性、電學、光學性質(zhì)，被廣泛地應用在熱電偶、濾光器、太陽能電池、傳感器和催化等領(lǐng)域。 迄今為止，已成功合成多種形貌的硫化銅，例如納米盤狀，空心球狀和花狀等特定形貌。目前制備硫化銅的方法主要有熱解法[Yu-Biao Chen, Ling Chen, and Li-Ming ffu. Water-Induced Thermolytic Formation ofHomogeneous Core-Shell CuS Microspheres and Their Shape Retentionon Desulfurization[J]. Crystal Growth & Design, 2008,8 :2736-2740]、連續(xù)離子層吸附[Μ. Ali Yildirim, Aytunc Ates, Aykut Astam. Annealingand Light Effect on Structural, Optical and Electrical Properties of CuS, CuZnS and ZnS Thin Films Grown by the SILAR Method[J]. Physica. E,2009, 41 :1365-1372. ]、7jC熱法[Ai-Miao Qin, Yue-Ping Fang, et al. Formation of Various Morphologies of Covellite Copper Su1fideSubmicron Crystals by a Hydrothermal Method without Surfactant [J]. Crystal Growth & Design，2005，5 :855-860.]禾口溶齊[J ..法[TitipunThongtem, Chalermchai Pilapong, Somchai Thongtem. Large-ScaleSynthesis of CuS Hexaplates in Mixed Solvents Using a SolvothermalMethod[J]. Materials Letters，2010,64:11-14.]。然而這些方法通常需要特殊的儀器，或者需要嚴格的實驗條件和比較長的反應時間，而且由于在合成硫化銅的過程中有大量的H2S氣體生成，如反應在敞開體系中進行，則不可避免地會對環(huán)境造成一定的污染。因此尋找一種易于操作，環(huán)境友好和成本低廉的方法顯得頗為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種微波溶劑熱制備棒狀硫化銅納米晶的方法。該制備方法反應周期短、反應溫度低，環(huán)境友好，成本低廉，并且操作簡單，重復性好，適合大規(guī)模生產(chǎn)。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是1)將油酸和乙二醇按1 5-5 1的體積比混合均勻得溶液A ；2)將分析純的醋酸銅(Cu(Ac)2)加入到少量乙醇中得透明溶液B，將溶液A與溶液B混合得到Cu2+濃度為0. 01 2. Omol/L的溶液C ；3)向溶液C中加入脂肪族硫醇得到脂肪族硫醇的濃度為0. 01 2. Omol/L的溶液 D ；4)將溶液D倒入微波水熱反應釜中，填充度為40% -70%，然后密封反應釜， 將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中，選擇溫控模式或者壓控模式進行反應，所述的溫
3控模式的溫度控制在150-200°C，壓控模式的水熱壓力控制在l_3Mpa，反應時間控制在 5min-60min,反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開水熱反應釜，取出產(chǎn)物，加入丙酮或異丙醇作為沉淀劑，然后經(jīng)過離心收集，然后用無水乙醇洗滌干凈，于真空干燥箱中在40-80°C干燥l_2h，得到最終產(chǎn)物硫化銅納米晶。所述的脂肪族硫醇為十二硫醇或十六硫醇。本發(fā)明采用簡單的微波溶劑熱法制備工藝，反應周期短，能耗低，反應在液相中一次完成，不需要后期處理。制得的CuS納米晶大小均勻，呈20-40nm的棒狀結(jié)構(gòu)。


圖1是本發(fā)明實施例1所制備的棒狀硫化銅納米晶的X-射線衍射(XRD)圖譜；圖2、3是本發(fā)明實施例1制備的棒狀硫化銅納米晶的TEM照片，其中圖3為圖2 的放大圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。實施例1 1)將油酸和乙二醇按1 5的體積比混合均勻得溶液A ；2)將分析純的醋酸銅(Cu(Ac)2)加入到乙醇中得透明溶液B，將溶液A與溶液B混合得到Cu2+濃度為0. 01mol/L的溶液C ；3)向溶液C中加入十二硫醇得到十二硫醇的濃度為0. 05mol/L的溶液D ；4)將溶液D倒入微波水熱反應釜中，填充度為50%，然后密封反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中，選擇溫控模式在150°C，反應60min，反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開水熱反應釜，取出產(chǎn)物，加入丙酮作為沉淀劑，然后經(jīng)過離心收集，然后用無水乙醇洗滌干凈，于真空干燥箱中在50°C干燥得到最終產(chǎn)物硫化銅納米晶。將所得的CuS粒子用日本理學D/maX2000PCX-射線衍射儀分析樣品，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物為六方相的CuS靛銅礦結(jié)構(gòu)(JCPDS 06-0464)，見圖1。采用Hitachi型透射電鏡對樣品進行表征，得到產(chǎn)物呈棒狀結(jié)構(gòu)，見圖2和圖3。實施例2 1)將油酸和乙二醇按3 1的體積比混合均勻得溶液A ；2)將分析純的醋酸銅(Cu(Ac)2)加入到乙醇中得透明溶液B，將溶液A與溶液B混合得到Cu2+濃度為0. 05mol/L的溶液C ；3)向溶液C中加入十六硫醇得到十六硫醇的濃度為0. 2mol/L的溶液D ；4)將溶液D倒入微波水熱反應釜中，填充度為70%，然后密封反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中，選擇溫控模式在200 V，反應5min，反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開水熱反應釜，取出產(chǎn)物，加入異丙醇作為沉淀劑，然后經(jīng)過離心收集，然后用無水乙醇洗滌干凈，于真空干燥箱中在80°C干燥得到最終產(chǎn)物硫化銅納米晶。
實施例3
1)將油酸和乙二醇按2 1的體積比混合均勻得溶液A ；
2)將分析純的醋酸銅(Cu(Ac)2)加入到乙醇中得透明溶液B，將溶液A與溶液B混合得到Cu2+濃度為0. 2mol/L的溶液C ；
3)向溶液C中加入十二硫醇得到十二硫醇的濃度為0. 01mol/L的溶液D ；
4)將溶液D倒入微波水熱反應釜中，填充度為40 %，然后密封反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中，選擇溫控模式在180°C，反應30min，反應結(jié)束后自然冷卻到室
5)打開水熱反應釜，取出產(chǎn)物，加入異丙醇作為沉淀劑，然后經(jīng)過離心收集，然后用無水乙醇洗滌干凈，于真空干燥箱中在40°C干燥得到最終產(chǎn)物硫化銅納米晶。
實施例4
1)將油酸和乙二醇按5 1的體積比混合均勻得溶液A ；
2)將分析純的醋酸銅(Cu(Ac)2)加入到乙醇中得透明溶液B，將溶液A與溶液B混合得到Cu2+濃度為0. 8mol/L的溶液C ；
3)向溶液C中加入十六硫醇得到十六硫醇的濃度為1. 3mol/L的溶液D ；
4)將溶液D倒入微波水熱反應釜中，填充度為60 %，然后密封反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中，選擇溫控模式在160°C，反應45min，反應結(jié)束后自然冷卻到室
5)打開水熱反應釜，取出產(chǎn)物，加入丙酮作為沉淀劑，然后經(jīng)過離心收集，然后用無水乙醇洗滌干凈，于真空干燥箱中在60°C干燥得到最終產(chǎn)物硫化銅納米晶。
實施例5:
1)將油酸和乙二醇按1 1的體積比混合均勻得溶液A ；
2)將分析純的醋酸銅(Cu(Ac)2)加入到乙醇中得透明溶液B，將溶液A與溶液B混合得到Cu2+濃度為1. 3mol/L的溶液C ；
3)向溶液C中加入十二硫醇得到十二硫醇的濃度為1. 6mol/L的溶液D ；
4)將溶液D倒入微波水熱反應釜中，填充度為45 %，然后密封反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中，選擇壓控模式進行反應，壓控模式的水熱壓力控制在IMpa，反應時間控制在50min，反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；
5)打開水熱反應釜，取出產(chǎn)物，加入丙酮作為沉淀劑，然后經(jīng)過離心收集，然后用無水乙醇洗滌干凈，于真空干燥箱中在70°C干燥得到最終產(chǎn)物硫化銅納米晶。
實施例6
1)將油酸和乙二醇按1 3的體積比混合均勻得溶液A ；
2)將分析純的醋酸銅(Cu(Ac)2)加入到乙醇中得透明溶液B，將溶液A與溶液B混合得到Cu2+濃度為1. 6mol/L的溶液C ；
3)向溶液C中加入十六硫醇得到十六硫醇的濃度為0. 8mol/L的溶液D ；
4)將溶液D倒入微波水熱反應釜中，填充度為55 %，然后密封反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中，選擇壓控模式進行反應，壓控模式的水熱壓力控制在2Mpa，反應時間控制在40min，反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；
5)打開水熱反應釜，取出產(chǎn)物，加入異丙醇作為沉淀劑，然后經(jīng)過離心收集，然后用無水乙醇洗滌干凈，于真空干燥箱中在65°C干燥得到最終產(chǎn)物硫化銅納米晶。實施例7 1)將油酸和乙二醇按1 2的體積比混合均勻得溶液A ；2)將分析純的醋酸銅(Cu(Ac)2)加入到乙醇中得透明溶液B，將溶液A與溶液B混合得到Cu2+濃度為2. Omol/L的溶液C ；3)向溶液C中加入十二硫醇得到十二硫醇的濃度為2. Omol/L的溶液D ；4)將溶液D倒入微波水熱反應釜中，填充度為65 %，然后密封反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中，選擇壓控模式進行反應，壓控模式的水熱壓力控制在3Mpa，反應時間控制在20min，反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開水熱反應釜，取出產(chǎn)物，加入異丙醇作為沉淀劑，然后經(jīng)過離心收集，然后用無水乙醇洗滌干凈，于真空干燥箱中在60°C干燥得到最終產(chǎn)物硫化銅納米晶。
權(quán)利要求
1.一種微波溶劑熱制備棒狀硫化銅納米晶的方法，其特征在于1)將油酸和乙二醇按1 5-5 1的體積比混合均勻得溶液A ；2)將分析純的醋酸銅(Cu(Ac)2)加入到乙醇中得透明溶液B，將溶液A與溶液B混合得到Cu2+濃度為0. 01 2. Omol/L的溶液C ；3)向溶液C中加入脂肪族硫醇得到脂肪族硫醇的濃度為0.01 2. Omol/L的溶液D ；4)將溶液D倒入微波水熱反應釜中，填充度為40%-70%，然后密封反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中，選擇溫控模式或者壓控模式進行反應，所述的溫控模式的溫度控制在150-200°C，壓控模式的水熱壓力控制在l_3Mpa，反應時間控制在5min_60min，反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開水熱反應釜，取出產(chǎn)物，加入丙酮或異丙醇作為沉淀劑，然后經(jīng)過離心收集，然后用無水乙醇洗滌干凈，于真空干燥箱中在40-80°C干燥l_2h，得到最終產(chǎn)物硫化銅納米晶ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波溶劑熱制備棒狀硫化銅納米晶的方法，其特征在于所述的脂肪族硫醇為十二硫醇或十六硫醇。
全文摘要
一種微波溶劑熱制備棒狀硫化銅納米晶的方法，將油酸和乙二醇混合均勻得溶液A；將醋酸銅加入到乙醇中得透明溶液B，將溶液A與溶液B混合得到溶液C；向溶液C中加入脂肪族硫醇得溶液D；將溶液D倒入微波水熱反應釜中，然后密封反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中，選擇溫控模式或者壓控模式進行反應，反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；打開水熱反應釜，取出產(chǎn)物，加入丙酮或異丙醇作為沉淀劑，然后經(jīng)過離心收集，然后用無水乙醇洗滌干凈，于真空干燥箱中干燥得到最終產(chǎn)物硫化銅納米晶。本發(fā)明采用簡單的微波溶劑熱法制備工藝，反應周期短，能耗低，反應在液相中一次完成，不需要后期處理。制得的CuS納米晶大小均勻，呈20-40nm的棒狀結(jié)構(gòu)。
文檔編號C01G3/12GK102502774SQ20111037537
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者吳建鵬, 張培培, 曹麗云, 黃劍鋒, 齊慧 申請人:陜西科技大學