[发明专利]一种g‑C3N4/ZnS纳米复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合材料领域，具体公开了一种g-C₃N₄/ZnS纳米复合材料的制备方法。

背景技术

近年来，过渡金属硫族化物MX₂(M＝Mo，W，Nb等；X＝S，Se，Te)，由于其独特的物理化学性质和新颖的结构，受到人们的广泛关注和深入研究，这些物质被广泛用作锂离子电池电极、润滑油添加剂、新型催化剂以及热电材料等，其中，ZnS作为过渡金属硫族化物的一员，是Ⅱ-VI族宽禁带半导体化合物材料，其立方相禁带宽度为3.7eV，六方相禁带宽度为3.8eV。作为一种半导体材料，ZnS在平板显示器、电致发光、非线性光学器件、阴极射线发光、发光二极管、场效应晶体管、太阳能电池、介电滤光、红外窗材料、染料、光催化、传感器和激光，固体润滑等方面都有着广泛的应用。当ZnS粒子的粒径小于其激子的玻尔半径时，它能够呈现出明显的量子尺寸效应，并且其光电、摩擦性能也会随着尺寸和形貌的变化而变化。因此，ZnS的制备及性能研究引起了国内外学者的广泛兴趣。迄今为止，国内外众多科研小组已经通过不同合成方法成功合成出ZnS纳米棒、纳米线、纳米片、纳米带、纳米管、纳米颗粒等低维纳米材料。

g-C₃N₄是一种类似于石墨烯结构的聚合物半导体，C、N原子以sp²杂化形成高度离域的π共轭体系。g-C₃N₄不仅具有聚合物材料的来源广泛、价格较低优势，而且其优异的光催化性能也能够和传统无机半导体催化材料相媲美。g-C₃N₄因其独特的能带结构及优异的化学稳定性，且对可见光有一定的吸收，具有较好光催化性能，因此被广泛用作光催化剂，如光催化降解有机污染物、光催化析氢及光催化有机合成等。此外，研究人员采用了形貌调控、元素掺杂、半导体复合等策略，有效提高了其光催化活性。近来的研究表明，g-C₃N₄能增强复合材料的原有性能，因此g-C₃N₄基纳米复合材料在锂电、燃料敏化电池、超级电容器及润滑等领域具有潜在的应用前景。g-C₃N₄虽然在强度上不能与石墨烯相比，但其可以在温和的条件下由一系列含碳富氮的前驱物(三聚氰胺等)进行大量合成制备，其高度的稳定性、独特的电子结构和类石墨烯片层结构使其在润滑、催化剂载体、传感器、有机反应催化剂、光催化剂、气体存储等方面具有非常巨大的潜在应用价值，且被看做是最有希望补充碳材料在很多方面潜在应用的材料，由此引起了国内外学者和研究人员对这种具有无限潜力的新材料的孜孜不倦的探索。

基于g-C₃N₄、ZnS的优良特性，g-C₃N₄/ZnS纳米复合材料会展现出相对其单一材料更加全面、优异的性能。对于纳米复合材料，目前大多研究集中于石墨烯基的纳米复合材料，如石墨烯/二硫化钼纳米复材料，而在g-C₃N₄基纳米复合材料领域的研究较少。因此，本发明公开了一种g-C₃N₄/ZnS二元纳米复合材料的制备方法，并在摩擦学、催化、锂电等领域具有良好的发展前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种g-C₃N₄/ZnS三元纳米复合材料的制备方法，以提高硫化锌的电学、热学、催化和摩擦学等性能以及扩展其应用领域。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种g-C₃N₄/ZnS纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1、g-C₃N₄分散液的制备：

首制备g-C₃N₄粉末，然后将g-C₃N₄粉末添加到去离子水中，超声处理，制得g-C₃N₄分散液；

步骤2、g-C₃N₄/ZnS纳米复合材料的制备：