CN103243390A - 一种三元碱金属-铜-硫属化合物单晶纳米材料的合成方法 - Google Patents

一种三元碱金属-铜-硫属化合物单晶纳米材料的合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种三元碱金属-铜-硫属化合物单晶纳米材料的合成方法，按照如下步骤完成：由配料、加热融化、恒温反应、冷却、洗涤和烘干步骤组成，采用一种或多种氢氧化物混合物为媒介，以常规的无机盐和硫族化合物或硫族元素单质作为原料，在100-300℃下使用耐腐蚀的容器合成三元碱金属-铜-硫属化合物单晶纳米材料。该方法具有设计新颖、合理，工艺简单、成本低廉、操作简单和反应温度相对较低，反应条件易于控制的优点，并且经去离子水清洗后的三元碱金属-铜-硫属化合物单晶纳米材料表面清洁，能最大程度的发挥其应有的功能，反应过程中采用的原料无毒对环境无污染。

Description

一种三元碱金属-铜-硫属化合物单晶纳米材料的合成方法
技术领域
本发明涉及一种材料合成领域，具体地说，特别涉及一种三元碱金属铜硫属化合物单晶纳米材料的合成方法。
背景技术
三元碱金属-铜-硫属化合物可以按其几何结构和电学性质分类。从后者来看，非常有趣的是其中的铜以混合价态的形式呈现出来。他们中的大多数材料有着特殊的磁学和电学性质，如金属性、超导性和电荷密度波的形式。这类化合价态的三元化合物有KCu4S3、RbCu4S3、NaCu4S4、CsCu4Se3、CsCu4S3、K2Cu5Te5、K3Cu8S6、Rb3Cu8S6等。由于量子效应和其他尺寸效应引起的材料性能的突变，近年来，这些材料的纳米结构受到了广泛的关注。一维纳米结构因为其独特的结构和载流子传输特性使它们在微电子和构建纳米器件方面呈现出良好的应用前景。例如各种各样的纳米线被用于搭建逻辑电路就是纳米科技的一个飞跃。尽管某些方法可以用于制备三元碱金属-铜-硫属化合物，但都是关于块体材料的制备，几乎没有关于其一维单晶纳米结构的报道，并且绝大多数制备方法都是在高温或高压等极端条件下完成或采用昂贵的试剂做为前躯体或者多孔材料作为模板，其过程复杂、能耗极高、价格昂贵，不利于环境保护也不适于大面积推广。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三元碱金属-铜-硫属化合物单晶纳米材料的合成方法，并且本制备方法反应温度相对较低，条件温和，设备低廉，操作简单。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种三元碱金属-铜-硫属化合物单晶纳米材料的合成方法，按照如下步骤完成：
a.配料：
(1)、按重量份数称取NaOH和KOH或KOH3～10份加入反应容器中，并加入去离子水1.6～15份于该反应容器中；
(2)、称取氯化亚铜和硫族化合物或硫族元素单质，按铜元素和硫族元素的摩尔比为2∶1称取，将称取好的氯化亚铜和硫族化合物或硫族元素单质加入步骤(1)的反应容器中；
(3)、将步骤(2)的反应容器密封，备用；
b.加热融化：将加热设备加热到100-300℃，将步骤a中的步骤(3)中得到的密封的反应容器放入加热设备中，半小时后将密封的反应容器取出并用力摇动，使反应容器中的溶液和反应物充分混合；
c.恒温反应：将步骤b所得的密封的反应容器在100-300℃恒温条件下反应5-72小时；
d.冷却：将步骤c所得的密封的反应容器从加热设备中取出，放置使其自然冷却至室温；
e.洗涤：用去离子水将步骤d所得的沉淀物洗涤和过滤，重复4-6次，直至滤液呈中性；
f.烘干：将步骤e所得的沉淀物在50-70℃烘干，既得三元碱金属-铜-硫属化合物单晶纳米材料。
采用上述技术方案，本发明由于采用一种或多种氢氧化物混合物为媒介，以常规的无机盐和硫化物或硫族元素单质作为原料，在100-300℃下合成三元碱金属-铜-硫属化合物单晶纳米材料。这种方法因为其合成温度低、压强低，容易实现合成过程的控制，适用于工业化生产；由于采用无毒的、常规的无机盐作为原料，生产成本低廉且环保。在制备过程中没有采用表面活性剂和有机助剂，经去离子水清洗后的三元碱金属-铜-硫属化合物单晶纳米材料表面清洁，能最大程度的发挥其应有的功能。
为了制备方法更加环保无污染，所述步骤a中，硫族化合物或硫族元素单质为硫化钠或硫粉或硒粉。
为了使反应器能够适应反应条件的强碱，所述步骤a中，反应容器为耐酸耐碱的材料所制成的容器。
为了使反应器能够适应反应条件的强碱，成本低，所述反应容器为聚四氟乙烯容器。
为了满足加热条件，所述步骤b中，加热设备是马弗炉或电阻炉或干燥箱或烘箱。
为了使洗涤更干净，所述步骤e中，去离子水为热的或冷的去离子水。
为了使沉淀物更易沉淀，所述步骤e中，过滤采用离心机或抽滤设备。
有益效果：该方法设计新颖、合理，工艺简单、成本低廉、操作简单和反应温度相对较低，反应条件易于控制和经去离子水清洗后的三元碱金属-铜-硫属化合物单晶纳米材料表面清洁，能最大程度的发挥其应有的功能，反应过程中采用的原料无毒对环境无污染。
附图说明
图1是本发明方法制备的KCu7-xS4的X射线衍射图谱。
图2是本发明方法制备的KCu7-xS4的X射线能量色散谱。
图3是本发明方法制备的KCu7-xS4的扫描电镜图。
图4是本发明方法制备的KCu7-xS4的电阻率随温度变化曲线图。
图5是本发明方法制备的KCu7-xS4的热导率随温度变化曲线图。
图6是本发明方法制备的KCu7-xS4的吸收率光谱图。
图7是本发明方法制备的KCu7-xSe4的X射线衍射图谱。
图8是本发明方法制备的KCu7-xSe4的扫描电镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明：
实施例1：
KCu7-xS4单晶纳米材料的合成
a.配料：
(1)、称4.36克NaOH和5.64克KOH加入25毫升的聚四氟乙烯容器中，并加入1.6克去离子水于该容器中；
(2)、称2mmol氯化亚铜和1mmol硫化钠加入以上聚四氟乙烯容器中；
(3)、将聚四氟乙烯容器密封，防止水分的挥发；
b.加热融化：将马弗炉加热到200℃，将密封的聚四氟乙烯容器放入马弗炉中，半小时后将容器取出并用力摇动，使其中的溶液和反应物充分混合；
c.恒温反应：使步骤b所得溶液中的反应物在200℃恒温条件下反应24小时；
d.冷却：将反应容器从马弗炉中取出，放置使其自然冷却至室温；
e.洗涤：用去离子水将冷却后固化的碱溶化，将溶液通过过滤器过滤，得到沉淀物。将沉淀物重新分散在去离子水中，过滤，重复4次，直至滤液呈中性；
f.烘干：将步骤e所得的黑褐色粉末在60℃烘干，得到的产物即为KCu7-xS4单晶纳米材料(如图1至图6)。
实施例2：
KCu7-xS4单晶纳米材料的合成
a.配料：
(1)、称4.36克NaOH和5.64克KOH加入25毫升的聚四氟乙烯容器中，并加入1.6克去离子水于该容器中；
(2)、称2mmol氯化亚铜和1mmol硫粉加入以上聚四氟乙烯容器中；
(3)、将聚四氟乙烯容器密封，防止水分的挥发；
b.加热融化：将电阻炉加热到100℃，将密封的聚四氟乙烯容器放入电阻炉中，半小时后将容器取出并用力摇动，使其中的溶液和反应物充分混合；
c.恒温反应：使步骤b所得溶液中的反应物在100℃恒温条件下反应72小时；
d.冷却：将反应容器从电阻炉中取出，放置使其自然冷却至室温；
e.洗涤：用去离子水将冷却后固化的碱溶化，将溶液通过过滤器过滤，得到沉淀物。将沉淀物重新分散在去离子水中，过滤，重复5次，直至滤液呈中性；
f.烘干：将步骤e所得的黑褐色粉末在50℃烘干，得到的产物即为KCu7-xS4单晶纳米材料。
实施例3：
KCu7-xS4单晶纳米材料的合成
a.配料：
(1)、称10克KOH加入25毫升的聚四氟乙烯容器中，并加入1.6克去离子水于该容器中；
(2)、称2mmol氯化亚铜和1mmol硫化钠加入以上聚四氟乙烯容器中；
(3)、将聚四氟乙烯容器密封，防止水分的挥发；
b.加热融化：将烘箱加热到300℃，将密封的聚四氟乙烯容器放入烘箱中，半小时后将容器取出并用力摇动，使其中的溶液和反应物充分混合；
c.恒温反应：使步骤b所得溶液中的反应物在300℃恒温条件下反应5小时；
d.冷却：将反应容器从烘箱中取出，放置使其自然冷却至室温；
e.洗涤：用去离子水将冷却后固化的碱溶化，将溶液通过过滤器过滤，得到沉淀物。将沉淀物重新分散在去离子水中，过滤，重复6次，直至滤液呈中性；
f.烘干：将步骤e所得的黑褐色粉末在70℃烘干，得到的产物即为KCu7-xS4单晶纳米材料。
实施例4：
KCu7-xS4单晶纳米材料的合成
a.配料：
(1)、称10克KOH加入25毫升的聚四氟乙烯容器中，并加入1.6克去离子水于该容器中；
(2)、称2mmol氯化铜和1mmol硫粉加入以上聚四氟乙烯容器中；
(3)、将聚四氟乙烯容器密封，防止水分的挥发；
b.加热融化：将干燥箱加热到150℃，将密封的聚四氟乙烯容器放入干燥箱中，半小时后将容器取出并用力摇动，使其中的溶液和反应物充分混合；
c.恒温反应：使步骤b所得溶液中的反应物在150℃恒温条件下反应36小时；
d.冷却：将反应容器从干燥箱中取出，放置使其自然冷却至室温；
e.洗涤：用去离子水将冷却后固化的碱溶化，将溶液通过过滤器过滤，得到沉淀物。将沉淀物重新分散在去离子水中，过滤，重复6次，直至滤液呈中性；
f.烘干：将步骤e所得的黑褐色粉末在60℃烘干，得到的产物即为KCu7-xS4单晶纳米材料。
实施例5：
KCu7-xSe4单晶纳米材料的合成
a.配料：
(1)、称1.29克NaOH和1.71克KOH加入25毫升的聚四氟乙烯容器中，并加入15克去离子水于该容器中；
(2)、称2mmol氯化铜和1mmol硒粉加入以上聚四氟乙烯容器中；
(3)、将聚四氟乙烯容器密封，防止水分的挥发；
b.加热融化：将马弗炉加热到200℃，将密封的聚四氟乙烯容器放入马弗炉中，半小时后将容器取出并用力摇动，使其中的溶液和反应物充分混合；
c.恒温反应：使步骤b所得溶液中的反应物在200℃恒温条件下反应24小时；
d.冷却：将反应容器从马弗炉中取出，放置使其自然冷却至室温；
e.洗涤：将反应过后的溶液通过过滤器过滤，得到沉淀物。将沉淀物重新分散在去离子水中，过滤，重复5次，直至滤液呈中性；
f.烘干：将步骤e所得的黑褐色粉末在60℃烘干，得到的产物即为KCu7-xSe4单晶纳米材料(如图7和图8)。

Claims (7)

1.一种三元碱金属-铜-硫属化合物单晶纳米材料的合成方法，其特征在于：按照如下步骤完成：
a.配料：
(1)、按重量份数称取NaOH和KOH或KOH3～10份加入反应容器中，并加入去离子水1.6～15份于该反应容器中；
(2)、称取氯化亚铜和硫族化合物或硫族元素单质，按铜元素和硫族元素的摩尔比为2∶1称取，将称取好的氯化亚铜和硫族化合物或硫族元素单质加入步骤(1)的反应容器中；
(3)、将步骤(2)的反应容器密封，备用；
b.加热融化：将加热设备加热到100-300℃，将步骤a中的步骤(3)中得到的密封的反应容器放入加热设备中，半小时后将密封的反应容器取出并用力摇动，使反应容器中的溶液和反应物充分混合；
c.恒温反应：将步骤b所得的密封的反应容器在100-300℃恒温条件下反应2-72小时；
d.冷却：将步骤c所得的密封的反应容器从加热设备中取出，放置使其自然冷却至室温；
e.洗涤：用去离子水将步骤d所得的沉淀物洗涤和过滤，重复4-6次，直至滤液呈中性；
f.烘干：将步骤e所得的沉淀物在50-70℃烘干，既得三元碱金属铜-硫属化合物单晶纳米材料。
2.根据权利要求1所述的一种三元碱金属-铜-硫属化合物单晶纳米材料的合成方法，其特征在于：所述步骤a中，硫族化合物或硫族元素单质为硫化钠或硫粉或硒粉。
3.根据权利要求1所述的一种三元碱金属-铜-硫属化合物单晶纳米材料的合成方法，其特征在于：所述步骤a中，反应容器为耐酸耐碱的材料所制成的容器。
4.根据权利要求3所述的一种三元碱金属-铜-硫属化合物单晶纳米材料的合成方法，其特征在于：所述反应容器为聚四氟乙烯容器。
5.根据权利要求1所述的一种三元碱金属-铜-硫属化合物单晶纳米材料的合成方法，其特征在于：所述步骤b中，加热设备是马弗炉或电阻炉或干燥箱或烘箱。
6.根据权利要求1所述的一种三元碱金属-铜-硫属化合物单晶纳米材料的合成方法，其特征在于：所述步骤e中，去离子水为热的或冷的去离子水。
7.根据权利要求1所述的一种三元碱金属-铜-硫属化合物单晶纳米材料的合成方法，其特征在于：所述步骤e中，过滤采用离心机或抽滤设备。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110407580A (zh) * 2019-06-28 2019-11-05 清华大学 一种钾铜硫基热电材料及其制备方法
CN110407581A (zh) * 2019-06-28 2019-11-05 清华大学 铜硫基热电化合物及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101112974A (zh) * 2007-06-21 2008-01-30 重庆大学 金属硫化物纳米晶体材料的复合碱金属氢氧化物溶剂合成方法
CN101219779A (zh) * 2008-01-14 2008-07-16 重庆大学 复合碱金属氢氧化物溶剂制备硒化物和碲化物纳米材料的方法
CN102102224A (zh) * 2011-01-07 2011-06-22 许昌学院 银铜硒三元化合物树枝晶薄膜材料及其制备方法
CN102139862A (zh) * 2011-04-29 2011-08-03 上海交通大学 铜铟硒纳米片的制备方法
CN102531030A (zh) * 2011-12-19 2012-07-04 陕西科技大学 一种单晶六方片状硫化铜纳米晶的制备方法
WO2012163976A1 (en) * 2011-06-03 2012-12-06 Bayer Intellectual Property Gmbh Continuous process for the synthesis of ternary or quaternary semiconducting nanoparticles based on ib, iiia, via elements of the periodic classification

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101112974A (zh) * 2007-06-21 2008-01-30 重庆大学 金属硫化物纳米晶体材料的复合碱金属氢氧化物溶剂合成方法
CN101219779A (zh) * 2008-01-14 2008-07-16 重庆大学 复合碱金属氢氧化物溶剂制备硒化物和碲化物纳米材料的方法
CN102102224A (zh) * 2011-01-07 2011-06-22 许昌学院 银铜硒三元化合物树枝晶薄膜材料及其制备方法
CN102139862A (zh) * 2011-04-29 2011-08-03 上海交通大学 铜铟硒纳米片的制备方法
WO2012163976A1 (en) * 2011-06-03 2012-12-06 Bayer Intellectual Property Gmbh Continuous process for the synthesis of ternary or quaternary semiconducting nanoparticles based on ib, iiia, via elements of the periodic classification
CN102531030A (zh) * 2011-12-19 2012-07-04 陕西科技大学 一种单晶六方片状硫化铜纳米晶的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HE LI ET AL: "On the Electrochemically Grown Quasi-One-Dimensional KCu7-xS4 Series (0≦x≦0.34): Nonstoichiometry, Superlattice, and Unusual Phase Transitions", 《CHEM. MATER.》 *
LINYONG HUANG ET AL: "Synthesis and characterization of KCu3S2 microstructures through a composite-hydroxide mediated method", 《JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110407580A (zh) * 2019-06-28 2019-11-05 清华大学 一种钾铜硫基热电材料及其制备方法
CN110407581A (zh) * 2019-06-28 2019-11-05 清华大学 铜硫基热电化合物及其制备方法
CN110407580B (zh) * 2019-06-28 2020-09-01 清华大学 一种钾铜硫基热电材料及其制备方法
CN110407581B (zh) * 2019-06-28 2020-10-13 清华大学 铜硫基热电化合物及其制备方法

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