本發(fā)明屬于納米材料技術領域，特別涉及一種cus-zns納米復合材料的制備方法。

背景技術：

隨著社會的快速發(fā)展，人類面臨越來越嚴重的環(huán)境問題和傳統(tǒng)化石能源緊缺的問題。由此，人類將目光轉向太陽能這種清潔廉價并且資源豐富的能源。光催化技術在太陽能轉化為氫能、自潔凈表面技術和光催化降解有機化合物等方面有著非常廣泛的應用。由于光催化分解水產氫這種技術經濟環(huán)保又為人來帶來新型清潔能源，故而發(fā)明催化性能更好的光催化劑成為了該種技術的關鍵。自1972年其，日本學者fujishima和honda發(fā)現(xiàn)了tio2電極上光催化分解水的現(xiàn)象開始，光催化分解水產氫就開始被人們關注。tio2等傳統(tǒng)光催化劑帶隙過窄，僅約3.2ev，對可見光不響應，故而對太陽能的利用率極低，僅約5%。盡管tio2通過摻雜可以達到對可見光響應，但利用率依然很低。而金屬硫化物有較寬的可見光響應區(qū)間并且有合適的氧化還原電位，是目前光催化劑研究的重點。

cus是一種禁帶為2.2ev的半導體材料，它在光催化、太陽能電池、光熱轉換等方面有很大的潛在價值。材料工作者已合成出了不同的形貌cus，如納米粒子、納米線、空心球及復雜的多層微米/納米結構。zns是一種寬禁帶為3.6ev的半導體，更適宜對紫外光的吸收。因此，將尺度可控的納米顆粒cus和zns按不同比例復合，形成核殼結構，調節(jié)其禁帶寬度，可促進對太陽光的有效吸收。但是簡單的、大小形貌可控的納米cus-zns復合物制備方法未見報道。本專利所采用制備方法操作簡單、成本低廉、產物形貌均一、大小可控；且通過改變復合物中cu和zn的原子個數(shù)比，使復合物的禁帶寬度調整至光催化反應的最佳寬度。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術中的問題，本發(fā)明提供一種cus-zns納米復合材料的制備方法，該制備方法將液相熱分解和離子吸附相結合，以cu(mbt)2為前驅體，制得cus納米顆粒后，將硫離子附著于cus表面，再進行離子吸附后得到cus-zns。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種cus-zns納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟（1）、將cu(mbt)2置于高沸點有機溶劑中，加熱溶解得到均一溶液，繼續(xù)加熱至cu(mbt)2分解得到棕黑色渾濁液，再恒溫反應5-20min；

步驟（2）、待步驟（1）中反應完全，將所得產物離心，所得固體清洗后，離心除去雜質和清洗劑，得到的固體產物即為cus顆粒；

步驟（3）、將步驟（2）中所得cus顆粒浸泡在na2s飽和溶液中，在水浴下，持續(xù)攪拌維持該溫度5-10min；然后將所得溶液離心，所得固體用去離子水清洗，并離心除去雜質和清洗劑，得到的固體為硫離子包附的cus顆粒；

步驟（4）、用去離子水分散步驟（3）所得固體，在水浴中，持續(xù)攪拌維持該溫度并滴加可溶性鋅鹽溶液，滴加完畢后，繼續(xù)恒溫攪拌5-10min，將所得溶液離心，所得固體用去離子水清洗，離心除去雜質和清洗劑，將離心得到的固體烘干得到產物cus-zns。

所述步驟（1）中，cu(mbt)2在高沸點有機溶劑中溶解溫度為150℃-170℃。

所述步驟（1）中，cu(mbt)2的分解溫度為240-260℃。

所述步驟（1）中，高沸點有機溶劑為油酸或油胺，其沸點高于cu(mbt)2的分解溫度。

所述步驟（2）中，所得固體采用乙醇清洗2次，再采用去離子水清洗2次。

所述步驟（2）得到的產物為10-20納米的cus顆粒。

所述步驟（3）和（4）中，水浴的溫度為50-70℃。

所述步驟（3）和（4）中，所得固體用去離子水清洗2-3次。

所述步驟（4）中，所述可溶性鋅鹽為氯化鋅，醋酸鋅，硝酸鋅或硫酸鋅。

一種cus-zns納米復合材料的制備方法，cus-zns納米復合材料中，銅離子與鋅離子的比例按需要調整配比。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的制備方法操作簡單、成本低廉、可控性強且所得產品光催化性能優(yōu)異，對有機染料的光降解效率高，50min之內，羅丹明b降解率幾乎為100%。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例3中cus-zns（1:1）納米復合材料的xrd圖像；

圖2是本發(fā)明實施例3中cus-zns（1:1）納米復合材料的sem圖像；

圖3是本發(fā)明實施例3中cus-zns（1:1）納米復合材料的tem圖像；

圖4是本發(fā)明實施例3中cus-zns（1:1）納米復合材料降解亞甲基藍的圖像。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明作更進一步的說明。

實施例1

一種cus-zns納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：將1.03gcu(mbt)2加入到盛有100ml油酸的250ml三口燒瓶中，持續(xù)攪拌加熱到130℃使固體全部溶解，繼續(xù)加熱到220℃時出現(xiàn)棕黑色渾濁，恒溫攪拌反應10min。將產物離心，依次用乙醇清洗兩次、去離子水清洗兩次，離心除去雜質和清洗劑后用飽和na2s溶液溶解所得固體，在65℃水浴環(huán)境下攪拌保溫5min。將產物離心處理，用去離子水清洗一次，離心除去雜質和清洗劑。用去離子水分散產物，在65℃水浴環(huán)境下加熱攪拌，滴加zncl2溶液（zncl2質量為0.352g），滴加完畢后恒溫攪拌反應10min。將產物離心處理，用去離子水清洗兩次后離心除去雜質和清洗劑，烘干所得產物，得到cus-zns（1∶1）。

本發(fā)明中的cu(mbt)2為巰基苯并噻唑合銅，其做前驅體；用zncl2溶液提供鋅離子，將鈉離子替換成鋅離子，得到zns包附的cus。

實施例2

一種cus-zns納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：將1.03gcu(mbt)2加入到盛有100ml油酸的250ml三口燒瓶中，持續(xù)攪拌加熱到150℃使固體全部溶解，繼續(xù)加熱到240℃時出現(xiàn)棕黑色渾濁，恒溫攪拌反應5min。將產物離心，依次用乙醇清洗兩次、去離子水清洗兩次，離心除去雜質和清洗劑后用飽和na2s溶液溶解所的固體，在65℃水浴環(huán)境下攪拌保溫5min。將產物離心處理，用去離子水清洗兩次，離心除去雜質和清洗劑。用去離子水分散產物，在65℃水浴環(huán)境下加熱攪拌，滴加zncl2溶液（zncl2質量為0.352g），滴加完畢后恒溫攪拌反應10min。將產物離心處理，用去離子水清洗兩次后離心除去雜質和清洗劑，烘干所得產物，得到cus-zns（1∶1）。

實施例3

一種cus-zns納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：將1.03gcu(mbt)2加入到盛有100ml油酸的250ml三口燒瓶中，持續(xù)攪拌加熱到140℃使固體全部溶解，繼續(xù)加熱到250℃時出現(xiàn)棕黑色渾濁，恒溫攪拌反應20min。將產物離心，依次用乙醇清洗兩次、去離子水清洗兩次，離心除去雜質和清洗劑后用飽和na2s溶液溶解所的固體，在65℃水浴環(huán)境下攪拌保溫5min。將產物離心處理，用去離子水清洗兩次，離心除去雜質和清洗劑。用去離子水分散產物，在65℃水浴環(huán)境下加熱攪拌，滴加zncl2溶液（zncl2質量為0.352g），滴加完畢后恒溫攪拌反應10min。將產物離心處理，用去離子水清洗兩次后離心除去雜質和清洗劑，烘干所得產物，得到cus-zns（1∶1）；如圖4所示，50min之內，羅丹明b降解率幾乎為100%。

實施例4

一種cus-zns納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：將1.55gcu(mbt)2加入到盛有130ml油酸的250ml三口燒瓶中，持續(xù)攪拌加熱到135℃使固體全部溶解，繼續(xù)加熱到210℃時出現(xiàn)棕黑色渾濁，恒溫攪拌反應10min。將產物離心，依次用乙醇清洗兩次、去離子水清洗一次，離心除去雜質和清洗劑后用飽和na2s溶液溶解所的固體，在65℃水浴環(huán)境下攪拌保溫5min。將產物離心處理，用去離子水清洗兩次，離心除去雜質和清洗劑。用去離子水分散產物，在65℃水浴環(huán)境下加熱攪拌，滴加zncl2溶液（zncl2質量為0.177g），滴加完畢后恒溫攪拌反應10min。將產物離心處理，用去離子水清洗兩次后離心除去雜質和清洗劑，烘干所得產物，得到cus-zns（3∶1）。

實施例5

一種cus-zns納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：將1.72gcu(mbt)2加入到盛有140ml油酸的250ml三口燒瓶中，持續(xù)攪拌加熱到140℃使固體全部溶解，繼續(xù)加熱到250℃時出現(xiàn)棕黑色渾濁，恒溫攪拌反應10min。將產物離心，依次用乙醇清洗兩次、去離子水清洗一次，離心除去雜質和清洗劑后用飽和na2s溶液溶解所的固體，在65℃水浴環(huán)境下攪拌保溫5min。將產物離心處理，用去離子水清洗兩次，離心除去雜質和清洗劑。用去離子水分散產物，在65℃水浴環(huán)境下加熱攪拌，滴加zncl2溶液（zncl2質量為0.118g），滴加完畢后恒溫攪拌反應10min。將產物離心處理，用去離子水清洗兩次后離心除去雜質和清洗劑，烘干所得產物，得到cus-zns（5∶1）。

實施例6

一種cus-zns納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟（1）、將cu(mbt)2置于油胺中，加熱至150℃溶解得到均一溶液，繼續(xù)加熱至240℃cu(mbt)2分解得到棕黑色渾濁液，再恒溫反應5-20min；

步驟（2）、待步驟（1）中反應完全，將所得產物離心，所得固體采用乙醇清洗2次，再采用去離子水清洗2次，離心除去雜質和清洗劑，得到的固體產物即為10-20納米的cus顆粒；

步驟（3）、將步驟（2）中所得cus顆粒浸泡在na2s飽和溶液中，在50℃水浴下，持續(xù)攪拌維持該溫度5min；然后將所得溶液離心，所得固體用去離子水清洗2次，并離心除去雜質和清洗劑，得到的固體為硫離子包附的cus顆粒；

步驟（4）、用去離子水分散步驟（3）所得固體，在50℃水浴中，持續(xù)攪拌維持該溫度并滴加可溶性醋酸鋅溶液，滴加完畢后，繼續(xù)恒溫攪拌5min，將所得溶液離心，所得固體用去離子水清洗2次，離心除去雜質和清洗劑，將離心得到的固體烘干得到產物cus-zns。

實施例7

一種cus-zns納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟（1）、將cu(mbt)2置于油胺中，加熱至160℃溶解得到均一溶液，繼續(xù)加熱至250℃cu(mbt)2分解得到棕黑色渾濁液，再恒溫反應15min；

步驟（2）、待步驟（1）中反應完全，將所得產物離心，所得固體采用乙醇清洗2次，再采用去離子水清洗2次，離心除去雜質和清洗劑，得到的固體產物即為10-20納米的cus顆粒；

步驟（3）、將步驟（2）中所得cus顆粒浸泡在na2s飽和溶液中，在60℃水浴下，持續(xù)攪拌維持該溫度8min；然后將所得溶液離心，所得固體用去離子水清洗2次，并離心除去雜質和清洗劑，得到的固體為硫離子包附的cus顆粒；

步驟（4）、用去離子水分散步驟（3）所得固體，在60℃水浴中，持續(xù)攪拌維持該溫度并滴加可溶性硝酸鋅溶液，滴加完畢后，繼續(xù)恒溫攪拌8min，將所得溶液離心，所得固體用去離子水清洗3次，離心除去雜質和清洗劑，將離心得到的固體烘干得到產物cus-zns。

實施例8

一種cus-zns納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟（1）、將cu(mbt)2置于油胺中，加熱至170℃溶解得到均一溶液，繼續(xù)加熱至260℃cu(mbt)2分解得到棕黑色渾濁液，再恒溫反應20min；

步驟（2）、待步驟（1）中反應完全，將所得產物離心，所得固體采用乙醇清洗2次，再采用去離子水清洗2次，離心除去雜質和清洗劑，得到的固體產物即為10-20納米的cus顆粒；

步驟（3）、將步驟（2）中所得cus顆粒浸泡在na2s飽和溶液中，在70℃水浴下，持續(xù)攪拌維持該溫度10min；然后將所得溶液離心，所得固體用去離子水清洗3次，并離心除去雜質和清洗劑，得到的固體為硫離子包附的cus顆粒；

步驟（4）、用去離子水分散步驟（3）所得固體，在70℃水浴中，持續(xù)攪拌維持該溫度并滴加可溶性硫酸鋅溶液，滴加完畢后，繼續(xù)恒溫攪拌10min，將所得溶液離心，所得固體用去離子水清洗3次，離心除去雜質和清洗劑，將離心得到的固體烘干得到產物cus-zns。

上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。