[发明专利]一种CuS空心纳米材料的合成方法

说明书

本发明公开了一种CuS中空纳米材料的合成方法，所述方法步骤如下：一、将有机羧酸与铜源按照2~5:1~2的摩尔比溶解于高纯水中，在40~90℃水浴下反应24~120 h，生成有机羧酸盐，作为纳米粒子的前驱体；二、将有机羧酸盐与无水乙醇以1:1~20的体积比混合，静置3~8 h；三、将分散液离心分离，沉淀真空干燥6~48 h；四、将干燥后的固体与相同质量的硫源放在无水乙醇中分散，在50~80℃下硫化6~12 h，生成CuS中空纳米粒子。本发明基于CuS的绿色合成，采用带有双键的有机羧酸作为前期反应单体，其释放出的双键能够使分子自组装形成超分子有机羧酸铜，是一种简单的、直接的、环境友好型的方法。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种CuS中空纳米材料的绿色合成方法，具体涉及一种利用节能合成方法制备CuS光催化中空材料的绿色方法。

背景技术

随着近年来科学的发展，光催化材料由于具备能够解决当前环境污染的棘手问题等优良性质被广泛关注。在众多光催化材料中，相比于贵金属材料的高成本(A. Gerlach,G. Meister, R. Matzdorf . et al.Surface Science.[J].1999,99:221-226)、有机化合物不能长期稳定储存以及碳基材料在高温下性质不稳定的缺点，硫化铜中空纳米材料作为一种优良的半导体材料并具有突出的光催化性能这一特点成为了无机催化剂的主流研究对象。该材料由于具有较窄的禁带宽度，在光催化、电化学及摩擦性能改善方面受到极大重视。

目前，制备CuS中空纳米粒子的方法主要分为模板法和非模板法。其中，非模板法制备CuS纳米粒子较为常见。该方法的原料大多数以CuCl₂或Cu(NO₃)₂为金属盐，以有机硫化物，如硫脲、L-半胱氨酸等提供硫源并采用溶剂热的方法制备出具有中空结构的CuS纳米粒子。虽然溶剂热法制得的纳米粒子能够较好的负载药物，但是，粒径的不均一问题仍然没有得到很好的解决，这就为药物治疗中载药量的定量提出了难度。模板法涉及到原料较多，在模板刻蚀的过程中可能会留下残余反应物，对纳米粒子的形貌和功能产生影响，而且步骤较为繁琐。非模板法在操作上较为简单，反应时间相对较短，产率较高。但是，此方法的制备温度普遍较高，制得的纳米粒子粒径不能保证均一，因此有待于进一步改善。无论是通过上述哪种方法，都存在步骤繁琐、资源浪费、污染环境等问题。

发明内容

为了解决现有方法存在的步骤繁琐、资源浪费、污染环境问题，本发明提供了一种简单的、直接的、环境友好型的CuS空心纳米材料的合成方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种CuS空心纳米材料的合成方法，利用自组装法在中性溶液中合成中空纳米材料，具体合成步骤如下：

一、将有机羧酸与铜源按照2~5:1~2的摩尔比溶解于高纯水中，在40~90 ℃水浴下反应24~120 h，生成有机羧酸盐，作为纳米粒子的前驱体；

二、将步骤一生成的有机羧酸盐与无水乙醇以1:1~20的体积比混合，静置3~8 h；

三、将步骤二中的分散液离心分离，沉淀真空干燥6~48 h；

四、将步骤三干燥后的固体与相同质量的硫源放在无水乙醇中分散，在50~80 ℃下硫化6~12 h，生成CuS中空纳米粒子。

上述方法中，所述铜源为无机铜盐，例如：氧化铜、碱式碳酸铜等。

上述方法中，所述有机羧酸为可提供羧基的有机物质，例如：甲基丙烯酸、溴乙酸等。

上述方法中，所述有机羧酸盐在高纯水中的浓度为0.1~0.2 mol/L。

上述方法中，所述有机羧酸盐在无水乙醇中的浓度为0.25~0.5 mol/L。