[发明专利]用钛-铜非晶态合金制备纳米片团簇结构的硫化铜的方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫化铜的制备及其应用，尤其涉及一种纳米片团簇结构的硫化铜的制备及应用。

背景技术

形貌特殊的微纳米材料具有优异的光学、电学、磁学和催化等性能，在微纳米器件上具有巨大的应用前景。硫化铜作为一种宽带隙半导体材料，其带隙宽度约为2.0ev。该硫化铜因其具有一定的催化活性、光致发光等特殊的物理、化学性能，在催化、太阳能电池、超导体、气敏传感器等领域有非常大的应用潜力。目前其合成方法也多种多样，如水热法、化学沉积法、声化学法和模板法等。目前存在的这些合成方法，一般需要较高的反应温度、反应压力、较长的反应时间以及特定的反应装置，这些条件限制了纳米硫化铜在实际生产中的应用，因此寻找操作过程简便易行，反应条件温和，成本费用低的硫化铜纳米材料的制备方法非常重要。

发明内容

对比当前技术，本发明提供了一种生产费用低、制备过程简单易行的以钛-铜非晶合金条带和浓硫酸为原料，通过化学脱合金法制备具有纳米片团簇结构的硫化铜的方法，本发明操作简便、费用低，是一种简易经济的合成方法。所得纳米片团簇结构的硫化铜具有较好的光催化降解染料性能。

本发明用Ti-Cu非晶合金条带制备纳米片团簇结构的硫化铜的方法，包括以下步骤：

步骤一、按照以下原子百分比制备Ti-Cu非晶合金条带：Ti的含量为30％-70％，Cu的含量为30％-70％；

步骤二、将步骤一得到的厚度为10μm-30μm的Ti-Cu非晶合金条带裁剪成宽度为15mm-25mm，长度为2cm-3cm的条带；该条带在无水乙醇中超声10min后，用去离子水进行清洗，然后置于空气中，合金条带干燥后备用；

步骤三、将步骤二制备的Ti-Cu非晶合金条带与摩尔浓度为10M-15M的硫酸水溶液一同置于密闭容器中进行反应，反应温度为60℃-120℃，反应时间为24h-96h，将反应结束后制得的样品用去离子水冲洗，然后置于50℃的干燥箱干燥后得到的粉末即为纳米片团簇硫化铜催化剂。

按照上述方法制备得到的纳米片团簇结构的硫化铜为片状结构堆叠而成，该片状结构的长度为100-500nm，片状结构的厚度为10-50nm；在片层之间存在有孔隙，孔隙直径为20-50nm。

将本发明制备得到的纳米片团簇结构的硫化铜应用在光催化降解染料中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

纳米片团簇材料的制备方法有很多种，脱合金法由于其操作简便，生产成本低，且制得的纳米片团簇具有比表面积大而且形状规则等优势而成为近几年来应用比较广泛的方法之一。脱合金法，是指对电极电位相差较大的多元固溶体合金进行选择性的腐蚀，通过电解液作用将其中较活泼的元素进行选择性溶解，剩下的金属经团聚生长最终形成纳米片团簇结构。脱合金的制备方法具有操作方法简单易行、费用低等优点，并且可以通过改变工艺参数和后续处理来控制纳米片的大小和形状。这种方法中所用的合金多为非晶态合金，在非晶态合金中元素都以固溶体状态存在而且非晶态合金的性质可以随着合金中元素的改变而改变，因此非晶态合金的脱合金较晶态合金更有优势。

本发明制备方法具有以下的特点：(1)该硫化铜粉体制备方法操作简便易行，实施费用低，操作过程易控制，是一种简便经济的合成方法；(2)从制备得到的硫化铜的微观形貌照片可以看出纳米片团簇结构形状规则，大小均匀；(3)通过硫化铜对亚甲基蓝的降解曲线可以得出该纳米片团簇结构的硫化铜具有较高光催化活性，非常适用于光催化降解染料。

附图说明

图1是本发明实施例1-5制备得到的硫化铜的微观形貌照片；

图2是本发明实施例1-5制备得到的硫化铜的XRD图；

图3是本发明实施例1-5制备得到的硫化铜对亚甲基蓝的降解曲线图。

具体实施方式

下面通过具体实施案例对本发明做具体的说明。下面所提供的具体实施案例是为了更加系统的了解本发明，而不是限制本发明。

实施例1：用钛-铜非晶态合金制备纳米片团簇结构的硫化铜，步骤如下：

步骤一、按照Ti和Cu的原子百分比含量各均为50％-制备出厚度在10μm-30μm的Ti₅₀Cu₅₀非晶合金条带；

步骤二、将步骤一得到的Ti₅₀Cu₅₀非晶合金条带剪成宽度为20mm，长度为3cm的试样，将该试样在无水乙醇中超声10min后，用去离子水清洗然后置于空气中干燥，备用；