CN103408057B - 一种立方状硫化银微晶的快速制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种立方状硫化银微晶的快速制备方法，是以硝酸银、盐酸硫胺素为原料、以去离子水、无水乙醇为溶剂和洗涤剂，经配制溶液，在反应釜内水热合成，经离心分离、洗涤、抽滤、真空干燥，制得立方状硫化银微晶晶体产物，以盐酸硫胺素为硫源，绿色无毒，制备工艺先进合理，数据翔实精确，产物纯度高，达98.5%，产收率高，达96%，不污染环境，是十分理想的快速制备立方状硫化银微晶的方法。

Description

一种立方状硫化银微晶的快速制备方法

技术领域

本发明涉及一种立方状硫化银微晶的快速制备方法，属无机半导体微纳米材料的制备及应用的技术领域。

背景技术

硫化银是一种物化性质稳定的窄能带半导体材料，具有突出的磁阻效应及快离子导电效应，在光催化、红外检测器、离子导体等领域有着广泛应用。

目前，制备硫化银的主要方法有微乳液法、模板法、γ-射线诱导法、溶胶-凝胶法，但由于硫化银的溶解度极低为K_sp=6.3×10^-50，其纳米晶在液相中成核和生长的速度很快，所以实现纳米尺度的单分散制备非常困难，其产物形貌大多为粉体颗粒状；目前硫化物的合成过程，常采用硫源中的硫脲、硫化钠、硫代硫酸钠，反应过程中会产生大量有毒有害的H₂S气体，造成环境污染，在制备、使用过程中必须进行保护，也阻碍了硫化银的制备和应用。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的状况，以硝酸银、盐酸硫胺素为原料，以去离子水、无水乙醇为溶剂，采用在密闭的反应釜中进行水热合成，经离心分离洗涤、真空干燥，制得立方状硫化银微晶，以减少污染、大幅度提高硫化银微晶的纯度，从而扩大硫化银的应用范围。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：硝酸银、盐酸硫胺素、去离子水、无水乙醇，其组合准备用量如下：以克，毫升为计量单位

硝酸银：AgNO₃                           0.204g±0.001g

盐酸硫胺素：C₁₂H₁₈Cl₂N₄OS                2.020g±0.001g

去离子水：H₂O                           2000mL±50mL

无水乙醇：C₂H₅OH                        2000mL±50mL

制备方法如下：

（1）精选化学物质材料

对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制：

硝酸银：固态固体                           99.5%

盐酸硫胺素：固态固体                       98.0%

去离子水：液态液体                         99.9%

无水乙醇：液态液体                         99.5%

（2）配制硝酸银水溶液

称取硝酸银0.204g±0.001g，量取去离子水10mL±0.1mL，加入烧杯中，搅拌10min，成0.12mol/L的无色透明的硝酸银水溶液；

（3）配制盐酸硫胺素水溶液

称取盐酸硫胺素2.020g±0.001g，量取去离子水10mL±0.1mL，加入烧杯中，搅拌10min，成0.6mol/L的盐酸硫胺素水溶液；

（4）溶液混合、超声分散

将硝酸银水溶液10.1mL±0.1mL、盐酸硫胺素水溶液10.1mL± 0.1mL、无水乙醇10.1mL±0.1mL加入聚四氟乙烯容器中，进行混合，成混合溶液；

将聚四氟乙烯容器及其内的混合溶液，置于超声波分散仪内，进行超声分散、超声频率59KHz、分散时间10min；

（5）水热合成

硫化银微晶的水热合成是在反应釜内进行的，是在加热、反应过程中完成的；

①将盛有混合溶液的聚四氟乙烯容器置于反应釜中，并密闭，然后放入加热炉中；

②开启加热炉，加热温度180℃±2℃，加热时间24h，并进行水热合成反应，反应式如下：

                                                 

式中：C₁₂H₁₈Cl₂N₆O₇：硝酸脱硫硫胺素，Ag₂S：硫化银

③水热合成反应后，关闭加热炉，使反应釜随加热炉自然冷却至25℃；

（6）离心分离

将水热合成、冷却后的反应溶液置于离心管内，然后置于离心分离机内，进行离心分离，离心分离转数3000r/min，离心分离时间10min；分离后留存固体物质，弃掉废液；

（7）去离子水洗涤、抽滤

①将固体物质置于烧杯中，加入去离子水100mL，搅拌洗涤10min，成洗涤液；

②将洗涤液置于抽滤瓶上的布氏漏斗中，用三层中速定性滤纸进行抽滤，留存产物滤饼，弃掉洗涤液；

③洗涤、抽滤重复进行10次；

（8）无水乙醇洗涤、抽滤

①将滤饼置于烧杯中，加入无水乙醇100mL，搅拌洗涤10min，成洗涤液；

②将洗涤液置于抽滤瓶上的布氏漏斗中，用三层中速定性滤纸进行抽滤，留存产物滤饼，弃掉洗涤液；

③洗涤、抽滤重复进行10次；

（9）真空干燥

将产物滤饼置于石英容器中，然后置于真空干燥箱中干燥，干燥温度50℃±2℃，真空度10Pa，干燥时间24h，干燥后得终产物，即立方状硫化银微晶；

（10）检测、分析、表征

对制备的立方状硫化银微晶的形貌、成分、色泽、化学物理性能进行检测、分析、表征；

用场发射扫描电子显微镜进行形貌分析； 

用X射线衍射仪进行结构分析；

结论：硫化银微晶为立方状晶体，化学物理性能稳定，产物纯度高，达98.5%；

（11）产物储存

制备的立方状硫化银微晶体储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，要防水、防潮、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃±2℃，相对湿度≤10%。

有益效果

本发明与背景技术相比具有明显的先进性，是以硝酸银、盐酸硫胺素为原料，以去离子水、无水乙醇为溶剂和洗涤剂，经配制溶液，在反应釜内水热合成、离心分离、洗涤、抽滤、真空干燥，制得立方状硫化银微晶晶体，以盐酸硫胺素为硫源，绿色无毒，制备工艺先进合理，数据翔实精确，产物纯度好，达98.5%，产收率高，达96%，不污染环境，是十分理想的快速制备立方状硫化银微晶的方法。

附图说明

图1为立方状硫化银微晶制备工艺流程图

图2为立方状硫化银微晶产物形貌图

图3立方状为硫化银微晶衍射图谱。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明：

图1所示，为立方状硫化银微晶制备工艺流程图，要严格按量配比，按序操作。

制备使用的化学物质的量值是按预先设置的范围确定的，以克、毫升为计量单位。

图2所示，为立方状硫化银微晶产物形貌图，图中可见，硫化银微晶为立方状晶体。

图3所示，为立方状硫化银微晶衍射图谱，图中可知：纵坐标为衍射强度，横坐标为衍射角2θ，所得产物的图谱与标准图谱的峰值相吻合，其中，2θ角为34.38°、36.82°、37.72°处的衍射峰分别对应于硫化银结构的（-1 2 1）、（1 2 1）、（-1 0 3）晶面衍射，没有出现其他的杂质峰，判断产物为高纯度的硫化银晶体。

Claims (1)

1.一种立方状硫化银微晶的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：硝酸银、盐酸硫胺素、去离子水、无水乙醇，其组合准备用量如下：以克，毫升为计量单位

硝酸银：AgNO₃                           0.204g±0.001g

盐酸硫胺素：C₁₂H₁₈Cl₂N₄OS                2.020g±0.001g

去离子水：H₂O                           2000mL±50mL

无水乙醇：C₂H₅OH                        2000mL±50mL

制备方法如下：

（1）精选化学物质材料

对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制：

硝酸银：固态固体                           99.5%

盐酸硫胺素：固态固体                       98.0%

去离子水：液态液体                         99.9%

无水乙醇：液态液体                         99.5%

（2）配制硝酸银水溶液

称取硝酸银0.204g±0.001g，量取去离子水10mL±0.1mL，加入烧杯中，搅拌10min，成0.12mol/L的无色透明的硝酸银水溶液；

（3）配制盐酸硫胺素水溶液

称取盐酸硫胺素2.020g±0.001g，量取去离子水10mL±0.1mL，加入烧杯中，搅拌10min，成0.6mol/L的盐酸硫胺素水溶液；

（4）溶液混合、超声分散

将硝酸银水溶液10.1mL±0.1mL、盐酸硫胺素水溶液10.1mL± 0.1mL、无水乙醇10.1mL±0.1mL加入聚四氟乙烯容器中，进行混合，成混合溶液；

将聚四氟乙烯容器及其内的混合溶液，置于超声波分散仪内，进行超声分散、超声频率59KHz、分散时间10min；

（5）水热合成

硫化银微晶的水热合成是在反应釜内进行的，是在加热、反应过程中完成的；

①将盛有混合溶液的聚四氟乙烯容器置于反应釜中，并密闭，然后放入加热炉中；

②开启加热炉，加热温度180℃±2℃，加热时间24h，并进行水热合成反应，反应式如下：

式中：C₁₂H₁₈Cl₂N₆O₇：硝酸脱硫硫胺素，Ag₂S：硫化银

③水热合成反应后，关闭加热炉，使反应釜随加热炉自然冷却至25℃；

（6）离心分离

将水热合成、冷却后的反应溶液置于离心管内，然后置于离心分离机内，进行离心分离，离心分离转数3000r/min，离心分离时间10min；分离后留存固体物质，弃掉废液；

（7）去离子水洗涤、抽滤

①将固体物质置于烧杯中，加入去离子水100mL，搅拌洗涤10min，成洗涤液；

②将洗涤液置于抽滤瓶上的布氏漏斗中，用三层中速定性滤纸进行抽滤，留存产物滤饼，弃掉洗涤液；

③洗涤、抽滤重复进行10次；

（8）无水乙醇洗涤、抽滤

①将滤饼置于烧杯中，加入无水乙醇100mL，搅拌洗涤10min，成洗涤液；

②将洗涤液置于抽滤瓶上的布氏漏斗中，用三层中速定性滤纸进行抽滤，留存产物滤饼，弃掉洗涤液；

③洗涤、抽滤重复进行10次；

（9）真空干燥

将产物滤饼置于石英容器中，然后置于真空干燥箱中干燥，干燥温度50℃±2℃，真空度10Pa，干燥时间24h，干燥后得终产物，即立方状硫化银微晶；

（10）检测、分析、表征

对制备的立方状硫化银微晶的形貌、成分、色泽、化学物理性能进行检测、分析、表征；

用场发射扫描电子显微镜进行形貌分析； 

用X射线衍射仪进行结构分析；

结论：硫化银微晶为立方状晶体，化学物理性能稳定，产物纯度高，达98.5%；

（11）产物储存

制备的立方状硫化银微晶体储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，要防水、防潮、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃±2℃，相对湿度≤10%。