[发明专利]一种花状PbS/Ni2P复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料制备技术领域，具体涉及一种花状PbS/Ni₂P复合材料的制备方法。

背景技术

硫化铅是典型的窄禁带系半导体，室温下其禁带宽度为0.41eV，在过去的几十年中，硫化铅已广泛用于光致发光、光电转换、非线性光学等方面。由于具有相对较大的激子波尔半径(18nm)，使得硫化铅(PbS)在较大的颗粒或晶粒尺寸时即可出现量子尺寸效应。然而，PbS不稳定，尤其是PbS纳米粒子具有较高的表面能，稳定性更差，并且Pb²⁺有毒，为了改善PbS的稳定性，提高PbS的光电转化效率，科研工作者做出了许多探索，如通过聚合物对PbS表面进行改性；通过控制形貌来改善PbS纳米结构的表面结构；以及两种半导体的复合来达到光生电荷和空穴的分离等。在众多的无机纳米材料中，研究发现，过渡金属磷化物，尤其是磷化镍，是一种高活性、高稳定性和具有抗硫中毒性能的新型催化剂。将两种半导体复合后，由于磷化镍具有较高的导带能级，因此在花状PbS/Ni₂P复合材料中光生电子有利于向磷化镍导带迁移，降低了光生电子-空穴对的复合，从而达到光生电子的有效分离，提高材料的光电性能。此外，与零维和一维纳米材料相比，三维分支结构的纳米材料，不仅保持了纳米材料的量子效应，也具有了体材料的电荷传输连续性，这种优良的性能使得多维分支结构的纳米材料在催化、光电转化、光致发光等方面。将Ni₂P复合在三维花状PbS材料的表面，通过调控能级结构，将电子传输限制在特定空间上，从而起到隔离电子空穴传输通道的作用，降低电荷复合。目前将PbS组装到其他半导体材料上的复合材料报道较多，但将半导体材料复合到PbS上的复合材料较少，且花状PbS/Ni₂P复合材料及其制备方法未见报道。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种花状PbS/Ni₂P复合材料的制备方法，原料易得，制备工艺简单，重复性好。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种花状PbS/Ni₂P复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤A，向第一锥形瓶中加入体积10～15mL的乙二醇(EG)溶液，向其中加入1～2mmol的三水合乙酸铅和1～2mL乙酸，磁力搅拌，待溶解后加入1～2mmol升华硫，超声分散至均匀；将溶液转入聚四氟乙烯内衬中，然后把聚四氟乙烯内衬密封到不锈钢模具中，在密闭条件下由室温开始加热并在120～160℃加热反应16～24h，反应结束自然冷却至室温，产物经蒸馏水、无水乙醇洗涤，真空60℃干燥4～6h得到花状硫化铅；

步骤B，向第二锥形瓶中加入12～18mL蒸馏水，向其中加入0.2～0.6mmol步骤A得到的花状硫化铅，磁力搅拌至均匀分散，向其中加入0～0.3mmol十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和0～0.1mmol十二烷基硫酸钠(SDS)混合表面活性剂，搅拌至溶解后，加入0.2～0.6mmol六水合氯化镍；待溶解完全后，将溶液转入聚四氟乙烯内衬中，再向溶液中加入0.2～0.6mmol的黄磷，然后把聚四氟乙烯内衬密封到不锈钢模具中，在密闭条件下由室温开始加热并在160～200℃加热反应14～20h，反应结束自然冷却至室温，产物经蒸馏水、无水乙醇、苯洗涤，真空60℃干燥4～6h得到花状PbS/Ni₂P复合材料。

所述的聚四氟乙烯内衬均为20mL，填充度均为60％～80％。

本发明具有以下有益效果：

1、具有特定形貌及结构的硫化铅为磷化镍纳米粒子在其上的有效复合提供了三维空间，解决因了磷化镍纳米粒子团聚导致催化性能较低的技术问题，有效的防止了磷化镍纳米粒子的团聚，增大了与催化底物的有效接触面积，提高催化性能。

2、花状PbS/Ni₂P复合材料中光生电子有利于向磷化镍导带迁移，降低了光生电子-空穴对的复合，从而达到光生电子的有效分离，提高材料的光电性能。

3、本发明成本低，原料易得，制备工艺简单，重复性好，在光催化、光电转化等发面具有潜在的应用价值。

附图说明

图1为本发明实施例1所得花状PbS/Ni₂P复合材料XRD图。

图2-a为本发明实施例1制备的花状硫化铅SEM图；图2-b为本发明实施例1制备的PbS/Ni₂P复合材料SEM图。