一種具有雙連續(xù)納米多孔結(jié)構(gòu)的硫化銅粉體的合成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有雙連續(xù)納米多孔結(jié)構(gòu)的硫化銅粉體的合成方法，將Ti-Cu非晶合金條帶和腐蝕液一同置于密閉容器中，然后將密閉容器在90℃—130℃的溫度下保溫48—144小時(shí)，即可得到所需產(chǎn)物，所述腐蝕液為摩爾濃度為13mol/L—17mol/L的硫酸水溶液。本發(fā)明以Ti-Cu非晶合金為銅源，以硫酸為硫源，利用化學(xué)脫合金法制備出具有雙連續(xù)納米多孔結(jié)構(gòu)的硫化銅粉末，該制備方法簡單，制備條件易于控制，是一種高效經(jīng)濟(jì)的制備方法。
【專利說明】一種具有雙連續(xù)納米多孔結(jié)構(gòu)的硫化銅粉體的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有雙連續(xù)納米多孔結(jié)構(gòu)粉體的制備方法，尤其涉及一種應(yīng)用于催化領(lǐng)域的高孔隙率的納米多孔硫化銅粉體的制備方法。
【背景技術(shù)】[0002]硫化銅作為一種P型半導(dǎo)體，因其具有一定的催化活性、光致發(fā)光等特殊的物理、化學(xué)性能，在催化、太陽能電池、太陽輻射吸收器、光電轉(zhuǎn)換開關(guān)、超導(dǎo)體、氣敏傳感器等領(lǐng)域有很大的應(yīng)用潛力。目前可以得到的硫化銅納米結(jié)構(gòu)主要有納米顆粒、納米棒、納米線、納米管及納米花等。其合成方法也多樣，如化學(xué)沉積法、聲化學(xué)法、水熱法、微波輻射法和模板法等。就目前存在的合成方法而言，它們往往需要較高的反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力、較長的反應(yīng)時(shí)間以及需要特定的反應(yīng)裝置，這些條件大大地限制了納米硫化銅在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用，因此尋找反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)過程易于操作，應(yīng)用范圍廣，成本低的硫化銅納米材料的制備方法非常重要。納米多孔材料因其特殊的結(jié)構(gòu)而具有密度小、質(zhì)量輕、比表面積大、力學(xué)性能高、阻尼性能好等特點(diǎn)，進(jìn)而得到廣泛關(guān)注。納米多孔金屬材料的制備方法有很多種，脫合金法由于其生產(chǎn)成本低，操作簡便，且制得的納米多孔金屬具有孔徑小而均勻，t匕表面積大等優(yōu)勢而成為近幾年來應(yīng)用比較廣泛的方法之一。脫合金法是在合金組元間電極電位相差較大的條件下，合金組元中化學(xué)性質(zhì)較活潑的元素在腐蝕液的作用下選擇性溶解進(jìn)入腐蝕液而留下化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定元素的腐蝕過程。這種方法中所用的合金多為非晶態(tài)合金，與晶態(tài)合金相比，非晶合金中，各元素都是以固溶體狀態(tài)存在，而且非晶態(tài)合金的性質(zhì)可以隨著合金中元素的改變而改變，另外，非晶態(tài)合金的成分易于調(diào)節(jié)。因此，非晶態(tài)合金的脫合金較晶態(tài)合金更有優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種以T1-Cu非晶合金和硫酸為原料，通過化學(xué)脫合金法制備具有雙連續(xù)納米多孔結(jié)構(gòu)的硫化銅粉體的方法，該制備方法的成本較低，整個(gè)反應(yīng)過程易于操作，且反應(yīng)條件容易實(shí)現(xiàn)。所得納米多孔硫化銅有較好的光催化性能。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0005]一種具有雙連續(xù)納米多孔結(jié)構(gòu)的硫化銅粉體的合成方法，按照下述步驟進(jìn)行:
[0006]首先(即步驟I)將T1-Cu非晶合金條帶和腐蝕液一同置于密閉容器中，所述腐蝕液是摩爾濃度為13mol/L — 17mol/L的硫酸水溶液；
[0007]其次(即步驟2)將密閉容器在90°C—130°C的溫度下，保溫48—144小時(shí)后過濾分離即可。
[0008]所述步驟I中，T1-Cu非晶態(tài)合金條帶的合金成分按原子百分比計(jì)，Ti的含量為20 % -50%, Cu的含量為50 % -80%,優(yōu)選Ti含量為20-30 %，Cu含量為70-80 %的條帶；T1-Cu非晶態(tài)合金是條帶狀的，其厚度為10 μ m-30 μ m，寬度為15mm-20mm。[0009]所述步驟(1)中腐蝕液H2SO4溶液的摩爾濃度為15-16mol/L。
[0010]所述步驟(2)中保溫溫度為90°C—130°C，優(yōu)選90_100°C。
[0011]所述步驟(2)中保溫時(shí)間為48h — 144h，優(yōu)選48_72h。
[0012]利用本發(fā)明的技術(shù)方案在完成制備后，整個(gè)T1-Cu非晶合金條帶不含有金屬鈦，通過掃描電鏡和XRD分析可知，整個(gè)T1-Cu非晶合金條帶中形成具有雙連續(xù)納米多孔結(jié)構(gòu)的硫化銅。本發(fā)明制備了一種具有雙連續(xù)納米多孔結(jié)構(gòu)的硫化銅粉體材料，是一種新型結(jié)構(gòu)的硫化銅，它有以下幾方面的優(yōu)勢:(I)該硫化銅粉體制備方法的實(shí)施費(fèi)用低，過程容易控制，操作簡便，是一種高效經(jīng)濟(jì)的合成方法；(2)不需要高溫煅燒即可獲得結(jié)晶性較好硫化銅；(3)雙連續(xù)納米多孔結(jié)構(gòu)具有較高的比表面積，有利于反應(yīng)過程中電子及一切反應(yīng)物的高效傳輸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明制備硫化銅的微觀形貌照片(掃描電子顯微鏡S4800，HitachiJapan)。
[0014]圖2為本發(fā)明制備硫化銅的XRD圖(XRD測試儀器RIGAKU/DMAX2500，Japan)?！揪唧w實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。以非晶態(tài)T1-Cu合金和硫酸水溶液為原料。其中T1-Cu非晶合金的質(zhì)量為0.lg，采用文獻(xiàn)的方法進(jìn)行制備(S.L.Zhu, J.L.He, X.J.Yang, Z.D.Cui, L.L.Pi, Tioxidenano-poroussurfacestructurepreparedby deal1yingofT1-Cuamorphousal1y, ElectrochemistryCommunicationsl3 (2011) 250);硫酸水溶液的體積為46ml。在完成保溫之后進(jìn)行過濾分離即可。
[0016]實(shí)施例1
[0017](I)首先將一定量的條帶狀Ti2tlCu8tl(鈦和銅的原子百分含量分別為20%和80% )非晶合金修剪成長度為2-3cm的段，然后放入無水乙醇進(jìn)行超聲清洗并干燥，最后將其與腐蝕液一同置于密閉容器中，所述腐蝕液是摩爾濃度為15mol/L的硫酸水溶液。
[0018](2)將密閉容器放在130°C干燥箱內(nèi)，保溫72小時(shí)。
[0019]實(shí)施例2
[0020](I)首先將條帶狀Ti3tlCu7tl(鈦和銅的原子百分含量分別為30%和70% )非晶合金修剪成長度為2-3cm 段，然后放入無水乙醇進(jìn)行超聲清洗并干燥，最后將其與腐蝕液一同置于密閉容器中，所述腐蝕液是摩爾濃度為15mol/L的硫酸水溶液。
[0021](2)將密閉容器放在90°C干燥箱內(nèi)，保溫48小時(shí)。
[0022]實(shí)施例3
[0023](I)首先將條帶狀Ti4tlCu6tl(鈦和銅的原子百分含量分別為40%和60% )非晶合金修剪成長度為2-3cm的段，然后放入無水乙醇進(jìn)行超聲清洗并干燥，最后將其與腐蝕液一同置于密閉容器中，所述腐蝕液是摩爾濃度為13mol/L的硫酸水溶液。
[0024](2)將密閉容器放在110°C干燥箱內(nèi)，保溫72小時(shí)。
[0025]實(shí)施例4
[0026](I)首先將條帶狀Ti5tlCu5tl(鈦和銅的原子百分含量分別為50%和50% )非晶合金修剪成長度為2-3cm的段，然后放入無水乙醇進(jìn)行超聲清洗并干燥，最后將其與腐蝕液一同置于密閉容器中，所述腐蝕液是摩爾濃度為13mol/L的硫酸水溶液。
[0027](2)將密閉容器放在100 V干燥箱內(nèi)，保溫48小時(shí)。
[0028]以上對本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有雙連續(xù)納米多孔結(jié)構(gòu)的硫化銅粉體的合成方法，其特征在于，按照下述步驟進(jìn)行: 步驟1，將T1-Cu非晶合金條帶和腐蝕液一同置于密閉容器中，所述腐蝕液是摩爾濃度為13m0l/L—17m0l/L的硫酸水溶液； 步驟2，將密閉容器在90°C — 130°C的溫度下，保溫48—144小時(shí)后過濾分離即可； 所述步驟I中，T1-Cu非晶態(tài)合金條帶的合金成分按原子百分比計(jì)，Ti的含量為20%-50%, Cu的含量為50% -80% ;Ti_Cu非晶態(tài)合金是條帶狀的，其厚度為10 μ m-30 μ m，寬度為15mm-20mm，在完成制備后，整個(gè)T1-Cu非晶合金條帶不含有金屬鈦，而成形成具有雙連續(xù)納米多孔結(jié)構(gòu)的硫化銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雙連續(xù)納米多孔結(jié)構(gòu)的硫化銅粉體的合成方法，其特征在于，所述步驟I中，T1-Cu非晶態(tài)合金條帶的合金成分按原子百分比計(jì)，Ti含量為20-30 %，Cu 含量為 70-80 %。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雙連續(xù)納米多孔結(jié)構(gòu)的硫化銅粉體的合成方法，其特征在于，所述步驟1中，腐蝕液H2S04溶液的摩爾濃度為15-16mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雙連續(xù)納米多孔結(jié)構(gòu)的硫化銅粉體的合成方法，其特征在于，所述步驟2中，保溫溫度優(yōu)選90-100℃
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有雙連續(xù)納米多孔結(jié)構(gòu)的硫化銅粉體的合成方法，其特征在于，所述步驟2 中，保溫時(shí)間優(yōu)選48-72h。
【文檔編號】B82Y40/00GK103936054SQ201410164681
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】麻麗欽, 徐文策, 朱勝利, 崔振鐸, 楊賢金 申請人:天津大學(xué)