專利名稱：六角形硫化銅納米片的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種六角形硫化銅納米片的制備方法，以長鏈烷基胺為表面活性劑，采用化學溶液法制備具有規(guī)則六角形狀的硫化銅納米片。屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
納米材料的結(jié)構(gòu)和形貌對于納米材料的性能與應用有很大的影響，而且形狀均勻的納米材料自組裝成二維或三維超結(jié)構(gòu)對于其在納米電子學、磁學、光電子學、雜相催化等領(lǐng)域有著重要的意義，因此納米材料的控制合成已經(jīng)受的越來越多的重視。在眾多的納米材料中，納米硫化銅是一種重要的半導體材料，該材料表現(xiàn)出金屬的特性而且在1.6k時轉(zhuǎn)化為超導體，在高溫時表現(xiàn)出快離子導體的特性；同時，具有靛銅礦結(jié)構(gòu)的硫化銅在熱電冷卻材料、光纖維、光記錄材料、太陽能電池等方面都有重要的應用。在目前的硫化銅納米材料合成方法中，比較常用的方法有水熱合成、微乳液法、超聲化學合成、γ射線輻照法等。如水熱法、超聲化學法、γ射線輻照法等制備硫化銅，均得到具有不規(guī)則形狀的產(chǎn)物或是嚴重團聚的材料，不利于產(chǎn)物形貌控制；而微乳液法合成的產(chǎn)量很少，不利于材料的實際應用；相比之下，有機溶劑熱合成方法具有操作簡單、產(chǎn)物形貌可控、易于實現(xiàn)材料的連續(xù)化生產(chǎn)等特點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種六角形硫化銅納米片的制備方法，工藝簡單、生產(chǎn)成本低，制備的硫化銅納米片形貌規(guī)則可控。
為實現(xiàn)這樣的目的，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，以長鏈烷基胺為表面活性劑，以二硫化碳為硫源，以甲苯為反應溶劑，采用化學溶液法制備具有規(guī)則六角形狀的硫化銅納米片。首先將銅鹽、硫源及長鏈烷基胺溶于甲苯中，制備反應液，然后將配制好的反應液進行溶劑熱處理，控制溫度及反應時間，即可得到形貌規(guī)則的六角形硫化銅納米片。
本發(fā)明的制備方法包括以下具體步驟1)化學反應液的配制將銅鹽、表面活性劑長鏈烷基胺、二硫化碳混合溶于甲苯中，配制成反應液；其中銅鹽的濃度為0.01～0.1mol·1-1、表面活性劑與銅鹽的摩爾比為4～20，二硫化碳與銅鹽的摩爾比為20～40。
2)六角形硫化銅納米片的合成將反應液移入帶有50ml聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓反應釜，在120℃條件下反應，反應時間為24-48小時，反應結(jié)束后，反應釜自然冷卻到約60℃，加入反應液總體積20～30％的甲醇，將產(chǎn)物過濾，用無水乙醇洗滌數(shù)次，真空抽干，即獲得具有六角形狀的硫化銅納米片。
本發(fā)明方法中，所述的銅鹽為醋酸銅，所述的表面活性劑長鏈烷基胺為十二胺、十六胺或十八胺。
本發(fā)明的優(yōu)良效果是①由于采用了長鏈烷基胺為表面活性劑，使得硫化銅的納米晶體在生長的過程中達到很好的控制生長，這為六角形硫化銅納米片的各向異性生長提供了良好的導向作用，而且也對六角形硫化銅納米片起到了較好的保護作用，使之具有很好的均勻性。
②由于本發(fā)明采用了化學溶液法反應，原料便宜，操作簡單、成本低、效率高，制備的硫化銅為六角形納米片，片的直徑約26±1.5nm，厚度約8±1.2nm，而且該六角納米片可以自組裝成柱狀、筏狀或?qū)訝畹募{米超結(jié)構(gòu)。


圖1為本發(fā)明實施例1所得的六角形硫化銅納米片的X-射線衍射圖譜。(實施例1-4有相同的X-射線衍射圖)。
圖2為本發(fā)明實施例1所得的具有柱狀、筏狀結(jié)構(gòu)六角形硫化銅納米片的不同放大倍數(shù)的透射電鏡照片。
圖3為本發(fā)明實施例2所得的具有層狀硫化銅納米片透射電鏡照片。
圖4為本發(fā)明實施例3所得的六角形硫化銅納米片的透射電鏡照片。
圖5為本發(fā)明實施例4所得的六角形硫化銅納米片的透射電鏡照片。
具體實施例方式
下面的實施例是對本發(fā)明的進一步說明，而不限制本發(fā)明的范圍。
實施例1①在一個100ml的燒瓶中，將0.4mmol的醋酸銅、8mmol的十六胺加入到39.5ml的甲苯中，加熱到60℃并保持30分鐘至全部溶解后加入0.5ml二硫化碳，加入的同時繼續(xù)磁力攪拌，制備成硫化銅的反應液。
②將按照步驟①制備的反應液移入帶有50ml聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓反應釜中，在120℃反應24小時后，反應釜自然冷卻到60℃，加入10ml甲醇，離心分離后，用無水乙醇洗滌數(shù)次，真空抽干樣品，即可獲得具有六角形狀的硫化銅納米片。
所得到的六角形狀的硫化銅納米片的X-射線衍射圖如圖1。由圖1可見所制備的材料為六方晶型靛銅礦結(jié)構(gòu)的硫化銅。圖2是得到六角形狀的硫化銅納米片自組裝結(jié)構(gòu)的透射電鏡照片。由圖可見，該硫化銅六角納米片的直徑約26±1.5nm，厚度約8±1.2nm，且該六角納米片可以自組裝成二維柱狀、筏狀的納米超晶格。
實施例2①在一個100ml的燒瓶中，將4mmol的醋酸銅、2.4mmol的十六胺加入到39ml的甲苯中，加熱到60℃并保持30分鐘至全部溶解后加入1ml二硫化碳，加入的同時繼續(xù)磁力攪拌，制備成硫化銅的反應液。
②將按照步驟①制備的反應液移入帶有50ml聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓反應釜中，于120℃溶劑熱48小時后，反應釜自然冷卻到60℃，加入10ml甲醇，離心分離后，用無水乙醇洗滌數(shù)次，真空抽干樣品，即可以獲得具有六角形狀的硫化銅納米片圖3是所得到的六角硫化銅納米片自組裝結(jié)構(gòu)的透射電鏡照片。由圖可見，該硫化銅六角納米片的直徑約26±1.5nm，厚度約8±1.2nm，且可以自組裝成層狀的三維納米超晶格。
實施例3
①在一個100ml的燒瓶中，將0.4mmol的醋酸銅、1.6mmol的十八胺加入到39.5ml的甲苯中，加熱到60℃并保持30分鐘至全部溶解后加入0.5ml二硫化碳，加入的同時繼續(xù)磁力攪拌，制備成硫化銅的反應液。
②將按照步驟①制備的反應液移入帶有50ml聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓反應釜中，于120℃溶劑熱24小時后，反應釜自然冷卻到60℃，加入10ml甲醇，離心分離后，用無水乙醇洗滌數(shù)次，真空抽干樣品，即可以獲得六角硫化銅納米片。
圖4是所得到的六角硫化銅納米片自組裝結(jié)構(gòu)的透射電鏡照片。由圖可見，該實施例的產(chǎn)物的形貌、尺寸與實施例1幾乎相同，且可以自組裝成與實施例1類似的二維柱狀、筏狀的納米超晶格。
實施例4①在一個100ml的燒瓶中，將0.4mmol的醋酸銅、4mmol的十二胺加入到39.5ml的甲苯中，加熱到60℃并保持30分鐘至全部溶解后加入0.5ml二硫化碳，加入的同時繼續(xù)磁力攪拌，制備成硫化銅的反應液。
②將按照步驟①制備的反應液移入帶有50ml聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓反應釜中，于120℃溶劑熱24小時后，反應釜自然冷卻到60℃，加入10ml甲醇，離心分離后，用無水乙醇洗滌數(shù)次，真空抽干樣品，即可以獲得具有六角形狀的硫化銅納米片。
圖5是所得到的六角硫化銅納米片自組裝結(jié)構(gòu)的透射電鏡照片。由圖可見，該硫化銅六角納米片類似于實施例1所得的硫化銅納米片。
權(quán)利要求
1.一種六角形硫化銅納米片的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)化學反應液的配制將銅鹽、表面活性劑長鏈烷基胺、二硫化碳混合溶于甲苯中，配制成反應液；其中銅鹽的濃度為0.01～0.1mol·l-1、表面活性劑與銅鹽的摩爾比為4～20，二硫化碳與銅鹽的摩爾比為20～40；2)六角形硫化銅納米片的合成將反應液移入帶有50ml聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓反應釜，在120℃條件下反應，反應時間為24-48小時，反應結(jié)束后，反應釜自然冷卻到60℃，加入反應液總體積20～30％的甲醇，將產(chǎn)物過濾，用無水乙醇洗滌數(shù)次，真空抽干，即獲得具有六角形狀的硫化銅納米片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的六角形硫化銅納米片的制備方法，其特征在于所述的銅鹽為醋酸銅，所述的表面活性劑長鏈烷基胺為十二胺、十六胺或十八胺。
3.一種采用權(quán)利要求1或2的方法制備的六角形硫化銅納米片，其特征在于所述六角形硫化銅納米片的直徑為26±1.5nm，厚度為8±1.2nm，可自組裝成柱狀、筏狀、層狀的納米超結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種六角形硫化銅納米片的制備方法，屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域。以長鏈烷基胺為表面活性劑，以二硫化碳為硫源，以甲苯為反應溶劑，采用化學溶液法制備具有規(guī)則的六角形狀的硫化銅納米片。首先將銅鹽、硫源及長鏈烷基胺溶于甲苯中，制備反應液，然后將配制好的反應液進行溶劑熱處理，控制溫度及反應時間，即可得到形貌規(guī)則的六角形硫化銅納米片。本發(fā)明方法簡單、成本低，制備的硫化銅為具有六角形狀的納米片，該硫化銅六角納米片的直徑約26±1.5nm，厚度約8±1.2nm，而且該六角納米片可以自組裝成柱狀、筏狀、層狀的納米超結(jié)構(gòu)。
文檔編號B82B3/00GK1958459SQ200610118670
公開日2007年5月9日 申請日期2006年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月23日
發(fā)明者杜衛(wèi)民, 錢雪峰 申請人:上海交通大學