[发明专利]一种纳米片组成的Cu9S5空心26面体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备的技术领域，具体涉及一种纳米片组成的Cu₉S₅空心26面体颗粒的制备方法，该类空心结构在非贵金属光催化水氧化领域中表现出良好的催化性能，以及太阳能电池、冷电极和纳米开关等领域具有潜在应用价值。

背景技术

近几年，空心结构颗粒引起人们极大的兴趣，由于其具有内部空间、低密度、大比表面积、较强稳定性和表面渗透性等特点，在催化、光电传感器、药物传输载体、光子晶体、能量存储器件和纳米化学反应等方面有着重要的应用前景。当前关于合成空心结构的策略主要有肯柯达尔效应、酸刻蚀、配位多聚物自模板直接生长和固体热分解过程，制备如Cu₇S₄、 Fe₂O₃、MnO、ZnO、TiO₂空心笼状结构颗粒。但是上述制备过程需要进一步热或酸处理，过程复杂、制备成本高和易于造成环境污染。因此，发展低温条件、环境友好、快速合成空心笼状结构颗粒的新方法具有重要的学术意义和应用价值。

Cu_xS是一种典型的窄带隙P-型半导体，禁带宽度为1.2-2.2eV，由于其良好的光电性能而被广泛用于各个研究领域。例如Cu_xS可被用作光催化剂，通过光催化水氧化反应，在太阳能电池中具有潜在的应用，为解决能源短缺问题提供了一种途径；Cu_xS纳米材料具有良好的电化学性能，是一种潜在的锂离子电池负极材料；利用Cu_xS在光子吸收方面的能力可以在光伏领域有所应用。人们已投入大量精力发展制备不同形貌Cu_xS的方法，例如，纳米线、纳米盘、纳米片等。Wu科研小组以铜-硫醇盐聚合物为前驱物，采用无溶剂热分解合成均匀的硫化亚铜纳米线(Ling C,Yu-Biao C,Li-Ming W.Synthesis of uniform Cu₂S nanowires from copper-thiolate polymer precursors by a solventless thermolytic method.[J]. Journal of the American Chemical Society,2004,126(50):16334-5.)；Li科研小组通过引入 Tin(IV)-X复杂体作为无机表面配体，柱状自组装合成硫化亚铜六角纳米盘(Xiaomin L, Huaibin S,Jinzhong N,et al.Columnar self-assembly of Cu₂S hexagonal nanoplates induced by tin(IV)-X complex as inorganic surface ligand.[J].Journal of the American Chemical Society, 2010,132(37):12778-9.)；由于特殊的空心多面结构具有比表面积大、活性位置多等优点使其在多种领域展示出潜在的应用价值。最近，日本东京大学Teranishi小组以氧化亚铜纳米晶体为模板合成CuxS赝晶纳米笼状结构(H.-L.Wu,R.Sato,A.Yamaguchi,et al.Formation of pseudomorphic nanocages from Cu₂O nanocrystals through anion exchange reactions[J].Science, 2016,351(6279):1306-1310.)。但以上合成过程，均有有毒溶剂参与其中，并且这些制备过程存在花费较高、操作繁琐以及产生环境污染等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服背景技术存在的缺点，提供一种低成本、操作简单、反应速率快、环境友好、低碳高效的制备纳米片组成的Cu₉S₅空心26面体颗粒的制备方法。

本发明采取的具体技术方案如下：

一种纳米片组成的Cu₉S₅空心26面体的制备方法，具体步骤如下：

(1)首先将0.01摩尔的CuSO4·5H₂O与去离子蒸馏水搅拌混合，用量比例为每0.01摩尔的CuSO4·5H₂O使用100毫升去离子蒸馏水，在60℃水浴中搅拌反应5-20分钟；