CN103613119A - 铜锌锡硫的制备方法以及用途 - Google Patents

铜锌锡硫的制备方法以及用途 Download PDF

Info

Publication number
CN103613119A
CN103613119A CN201310588975.6A CN201310588975A CN103613119A CN 103613119 A CN103613119 A CN 103613119A CN 201310588975 A CN201310588975 A CN 201310588975A CN 103613119 A CN103613119 A CN 103613119A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tin
zinc
copper
sulfur
compound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310588975.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103613119B (zh
Inventor
周志华
张平安
林越来
李玉兰
李含冬
巫江
王志明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Electronic Science and Technology of China
Original Assignee
University of Electronic Science and Technology of China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Electronic Science and Technology of China filed Critical University of Electronic Science and Technology of China
Priority to CN201310588975.6A priority Critical patent/CN103613119B/zh
Publication of CN103613119A publication Critical patent/CN103613119A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103613119B publication Critical patent/CN103613119B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开了一种铜锌锡硫的制备方法以及用途，提出了一种简便的铜锌锡硫生产方法，而且提出了铜锌锡硫应用于光催化剂的可能。本发明的有益效果是：本发明提供一种铜锌锡硫化合物，化合物能够作为光催化剂，而且能够在自然光下进行光催化降解，方便了在化学反应中的使用；本发明用于光催化剂的铜锌锡硫，其价格非常便宜；本发明的生产步骤很简单，非常方便大量的工业生产。

Description

铜锌锡硫的制备方法以及用途
技术领域
本发明涉及到化合物的制备方法，特别是涉及到铜锌锡硫的制备方法以及用途。
背景技术
光催化剂是可利用光能量进行光催化反应的试剂，应用领域有:表面自处理、降解环境中污染物等。常见的光催化剂是二氧化钛光催化剂，由于其较宽的禁带宽度，其应用仅仅局限于紫外光范围内。
近年来，研究者投入了大量精力致力于探索在可见光范围内有良好光催化响应的光催化剂，以充分利用自然的太阳光能量提高光催化剂的效率。
但是现有的光催化剂不仅成本过高；很多不能够在自然光下进行催化，这样在使用时需要其他的操作，很不方便；而且现有的光催化剂的生产过程过于复杂。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供铜锌锡硫的制备方法以及用途，解决现有的光催化剂成本太高，而且不能在自然光下进行催化，使用不方便，而且生产过程非常复杂的缺陷。
本发明的目的通过下述技术方案实现：铜锌锡硫的制备方法，包括以下步骤:
（1）准备原料，该原料中按重量百分比，含有32%～34%的有机铜化合物、16%～18%的有机锌化合物、21%～23%的有机锡化合物和26%～29%的脲类化合物，将原料中有机铜化合物、有机锌化合物、有机锡化合物、脲类化合物均匀混合分散在60-80ml的乙二醇溶液中，形成前驱体溶液。
（2）对前驱体溶液进行加热，加热温度为160oC～200 oC，加热时间为8-12分钟，加热过程中对溶液进行充分搅拌；
（3）步骤（2）中的溶液冷却后，即得到铜锌锡硫和反应溶液的混合液；
（4）对混合液进行减压过滤以及真空干燥后，得到铜锌锡硫。
本发明中的铜锌锡硫，生产方法比较简单，只需要配出合适的原料，溶解在乙二醇溶液中，进行加热反应即可生产出铜锌锡硫半导体光催化剂，对生产环境要求不高，生产成本低廉，而且易于大量型的工业生产。
进一步，步骤（2）中对前驱体溶液的加热采用微波反应发生器进行加热，并使用配套的磁力搅拌器进行搅拌，不仅能够随时调节温度，也能够调节搅拌速度，保证反应的完整性。微波反应器与通常的反应器相比，升温速度快，能够快速达到反应温度，无中间副产物生成。另外，微波反应器能够确保反应体系受热均匀，使得最后得到的产物粒径分布均匀。
进一步，步骤（1）中有机铜化合物、有机锌化合物、有机锡化合物、脲类化合物分别占原料中总质量的33.4%，16.85%，21.75%和28%时为最佳配比，在这一配比条件下制备的产物不含其他杂质，结晶性好。
铜锌锡硫的用途，能够在自然光照下对环境水体中的有机污染物能够进行光催化降解。
铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4)是一种四元化合物半导体材料，其中Cu、Zn、Sn、S在地壳中的含量十分丰富,铜锌锡硫不含有稀有金属和有毒元素，更为重要的是其直接带隙宽度在1.5eV左右，与太阳光光谱非常匹配，并且对可见光的吸收系数高达104 cm-1数量级。铜锌锡硫能够在自然光下进行光催化降解，方便了催化剂在化学反应中的使用。
本发明的有益效果是：通过本发明提供的快速节能方法，使用本发明生产铜锌锡硫反应时间短，生产过程中功耗较低，耗能较少而且生产效果良好，可大量制备结晶性良好，晶体表面缺陷少的高纯铜锌锡硫纳米粒子。制备的铜锌锡硫纳米粒子因其带隙合适，晶体表面缺陷少，在可见光照射下激发产生电子和空穴，仅需在污染水体中投递少量铜锌锡硫纳米粒子便能够使水体中的有机染料污染物如亚甲基蓝自然降解。
本发明提供一种铜锌锡硫化合物，化合物能够作为光催化剂，而且能够在自然光下进行光催化降解，方便了在化学反应中的使用；本发明用于光催化剂的铜锌锡硫，其价格非常便宜；本发明的生产步骤很简单，非常方便大量的工业生产。
附图说明
图1 为铜锌锡硫的透射电镜图；
图2 为铜锌锡硫的超高分辨透射电镜图；
图3 为铜锌锡硫的X射线衍射图谱；
图4 为铜锌锡硫在500W模拟太阳光源氙灯光照下降解亚甲基蓝时UV-Vis光吸收曲线；
图5 为图4中UV-Vis光吸收曲线峰值相对应的吸光度比值C/C0曲线；
图6 为图5中ln(C0/C)/t的比值曲线。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明：
【实施例1】
一种铜锌锡硫化合物的制备方法，包括以下步骤:
（1）将0.4g乙酸铜、0.22g乙酸锌、0.24g乙酸锡和0.30g硫脲均匀混合分散在60ml的乙二醇溶液中，形成前驱体溶液；
（2）将前驱体溶液放入微波反应发生器进行加热，微波反应发生器的功率为400W，即加热温度为160oC～180 oC，加热时间为8分钟，加热过程中用磁力搅拌器对溶液进行充分搅拌；
（3）步骤（2）中的溶液冷却后，即得到铜锌锡硫和反应溶液的混合液；
（4）对混合液进行减压过滤以及真空干燥后，得到铜锌锡硫。
本发明中的铜锌锡硫半导体光催化剂，生产方法比较简单，只需要配出合适的原料，溶解在乙二醇溶液中，进行加热反应即可生产出铜锌锡硫半导体光催化剂，对生产环境要求不高。
本发明生产的铜锌锡硫化合物能够在自然光照下对环境水体中的有机污染物能够进行光催化降解。
铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4)是一种四元化合物半导体材料，其中Cu、Zn、Sn、S在地壳中的含量十分丰富,铜锌锡硫不含有稀有金属和有毒元素，更为重要的是其直接带隙宽度在1.5eV左右，与太阳光光谱非常匹配，并且对可见光的吸收系数高达104 cm-1数量级。本发明的铜锌锡硫化合物能够在自然光下进行光催化降解，方便了催化剂在化学反应中的使用。
本实施例针对铜锌锡硫的光催化性能做了试验：图1所示为铜锌锡硫的透射电镜图；图2所示为铜锌锡硫的超高分辨透射电镜图；图3为铜锌锡硫的X射线衍射图谱；在铜锌锡硫可见光催化降解亚甲基蓝测试阶段，首先取40mg制备的铜锌锡硫半导体光催化剂，配置200ml浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液，在模拟太阳光源氙灯的照射下，将铜锌锡硫半导体催化剂加入亚甲基蓝溶液，在铜锌锡硫半导体光催化剂的作用下，进行30分钟的暗反应阶段，之后加入1ml双氧水，分别在第0、30、60和90分钟取样测得其紫外可见吸收曲线，如图4。
【实施例2】
一种铜锌锡硫化合物的制备方法，包括以下步骤:
（1）将0.4g氯化铜、0.18g氯化锌、0.24g氯化锡、0.30g硫脲均匀混合分散在70ml的乙二醇溶液中，形成前驱体溶液；
（2）将前驱体溶液放入微波反应发生器进行加热，微波反应发生器的功率为500W，即加热温度为170oC～190 oC，加热时间为10分钟，加热过程中用磁力搅拌器对溶液进行充分搅拌；
（3）步骤（2）中的溶液冷却后，即得到铜锌锡硫和反应溶液的混合液；
（4）对混合液进行减压过滤以及真空干燥后，得到铜锌锡硫。
本发明中的铜锌锡硫半导体光催化剂，生产方法比较简单，只需要配出合适的原料，溶解在乙二醇溶液中，进行加热反应即可生产出铜锌锡硫半导体光催化剂，对生产环境要求不高。
本发明生产的铜锌锡硫化合物能够在自然光照下对环境水体中的有机污染物能够进行光催化降解。
铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4)是一种四元化合物半导体材料，其中Cu、Zn、Sn、S在地壳中的含量十分丰富,铜锌锡硫不含有稀有金属和有毒元素，更为重要的是其直接带隙宽度在1.5eV左右，与太阳光光谱非常匹配，并且对可见光的吸收系数高达104 cm-1数量级。本发明的铜锌锡硫化合物能够在自然光下进行光催化降解，方便了催化剂在化学反应中的使用。
本实施例也做了试验：首先配制200ml浓度为10ml/L的亚甲基蓝溶液，取40mg铜锌锡硫半导体光催化剂加入亚甲基蓝溶液中，然后在模拟光源氙灯的照射下测试其光催化性能。首先进行30分钟的暗反应阶段，之后加入1ml双氧水，分别在第0、30、60和90分钟取样测得其紫外可见吸收曲线。图5是UV-Vis光吸收曲线峰值相对应的吸光度比值C/C0曲线.（C是当前时间的吸光度，C0是第0分钟的吸光度）
【实施例3】
一种铜锌锡硫化合物的制备方法，包括以下步骤:
（1）将0.4g硝酸铜、0.18g硝酸锌、0.24g硝酸锡和0.30g硫脲均匀混合分散在80ml的乙二醇溶液中，形成前驱体溶液；
（2）将前驱体溶液放入微波反应发生器进行加热，微波反应发生器的功率为600W，加热温度为180oC～200 oC，加热时间为12分钟，加热过程中用磁力搅拌器对溶液进行充分搅拌；
（3）步骤（2）中的溶液冷却后，即得到铜锌锡硫和反应溶液的混合液；
（4）对混合液进行减压过滤以及真空干燥后，得到铜锌锡硫。
本发明中的铜锌锡硫半导体光催化剂，生产方法比较简单，只需要配出合适的原料，溶解在乙二醇溶液中，进行加热反应即可生产出铜锌锡硫半导体光催化剂，对生产环境要求不高。
本发明生产的铜锌锡硫化合物能够在自然光照下对环境水体中的有机污染物能够进行光催化降解。
铜锌锡硫(Cu2ZnSnS4)是一种四元化合物半导体材料，其中Cu、Zn、Sn、S在地壳中的含量十分丰富,铜锌锡硫不含有稀有金属和有毒元素，更为重要的是其直接带隙宽度在1.5eV左右，与太阳光光谱非常匹配，并且对可见光的吸收系数高达104 cm-1数量级。本发明的铜锌锡硫化合物能够在自然光下进行光催化降解，方便了催化剂在化学反应中的使用。
本实施例也做了试验：首先取40mg制备的铜锌锡硫半导体光催化剂，配置200ml浓度为10 mg/L的亚甲基蓝溶液，在模拟太阳光源氙灯的照射下，将铜锌锡硫半导体催化剂加入亚甲基蓝溶液，在铜锌锡硫半导体光催化剂的作用下，进行30分钟的暗反应阶段，之后加入1ml双氧水，分别在第0、30、60和90分钟取样测得其紫外可见吸收曲线。图6显示了第0、30、60和90分钟时ln(C0/C)与时间t的一次直线拟合曲线。测得铜锌锡硫半导体光催化剂在可见光下对亚甲基蓝溶液的光催化速率常数为K=2.39 h-1。

Claims (4)

1.铜锌锡硫的制备方法，其特征在于：包括以下步骤:
（1）准备原料，该原料中按重量百分比，含有32%～34%的有机铜化合物、16%～18%的有机锌化合物、21%～23%的有机锡化合物和26%～29%的脲类化合物，将原料中有机铜化合物、有机锌化合物、有机锡化合物、脲类化合物均匀混合分散在60-80ml的乙二醇溶液中，形成前驱体溶液；
（2）对前驱体溶液进行加热，加热温度为160oC～200 oC，加热时间为8-12分钟，加热过程中对溶液进行充分搅拌；
（3）步骤（2）中的溶液冷却后，即得到铜锌锡硫和反应溶液的混合液；
（4）对混合液进行减压过滤以及真空干燥后，得到铜锌锡硫半导体光催化剂。
2.根据权利要求1所述的铜锌锡硫的制备方法，其特征在于，步骤（2）中对前驱体溶液的加热采用微波反应发生器进行加热，并使用配套的磁力搅拌器进行搅拌，不仅能够随时调节温度，也能够调节搅拌速度，保证反应的完整性。
3.根据权利要求1所述的铜锌锡硫的制备方法，其特征在于，所述的原料中含有33.4%的有机铜化合物、16.85%的有机锌化合物、21.75%的有机锡化合物和28%的脲类化合物。
4.铜锌锡硫的用途，其特征在于，能够在自然光照下对环境水体中的有机污染物能够进行光催化降解。
CN201310588975.6A 2013-11-21 2013-11-21 铜锌锡硫的制备方法以及用途 Expired - Fee Related CN103613119B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310588975.6A CN103613119B (zh) 2013-11-21 2013-11-21 铜锌锡硫的制备方法以及用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310588975.6A CN103613119B (zh) 2013-11-21 2013-11-21 铜锌锡硫的制备方法以及用途

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103613119A true CN103613119A (zh) 2014-03-05
CN103613119B CN103613119B (zh) 2015-07-29

Family

ID=50163849

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310588975.6A Expired - Fee Related CN103613119B (zh) 2013-11-21 2013-11-21 铜锌锡硫的制备方法以及用途

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103613119B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104028285A (zh) * 2014-05-17 2014-09-10 北京工业大学 Cu2ZnSnS4/La2Ti2O7异质结光催化复合材料的制备方法
CN104477974A (zh) * 2014-12-30 2015-04-01 湖南省华京粉体材料有限公司 一种制备太阳能薄膜用铜锌锡硫粉体的方法
CN105562037A (zh) * 2015-12-03 2016-05-11 昆明学院 一种硫铜锡锌镂空结构微米球及其制备方法与应用
CN105709780A (zh) * 2016-01-22 2016-06-29 中南大学 一种Sn1-0.5xCuxS2纳米花及其制备和应用
CN111005028A (zh) * 2019-11-26 2020-04-14 湖北工业大学 一种铜锌锡硫包覆二氧化钛纳米阵列的制备方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102107905A (zh) * 2011-01-12 2011-06-29 东华大学 一种Cu2ZnSnS4太阳能电池材料的制备方法
CN102826595A (zh) * 2012-09-11 2012-12-19 电子科技大学 一种铜锌锡硫纳米粉末材料的制备方法
CN103011261A (zh) * 2012-12-02 2013-04-03 桂林理工大学 超声波微波协同作用下溶剂热合成纤锌矿结构CZTS(Se)半导体材料的方法
JP2013189328A (ja) * 2012-03-13 2013-09-26 Toyota Motor Corp Ｃｚｔｓ粒子の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102107905A (zh) * 2011-01-12 2011-06-29 东华大学 一种Cu2ZnSnS4太阳能电池材料的制备方法
JP2013189328A (ja) * 2012-03-13 2013-09-26 Toyota Motor Corp Ｃｚｔｓ粒子の製造方法
CN102826595A (zh) * 2012-09-11 2012-12-19 电子科技大学 一种铜锌锡硫纳米粉末材料的制备方法
CN103011261A (zh) * 2012-12-02 2013-04-03 桂林理工大学 超声波微波协同作用下溶剂热合成纤锌矿结构CZTS(Se)半导体材料的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
R. SARAVANA KUMAR ET AL.: ""Rapid synthesis of sphere-like Cu2ZnSnS4 microparticles by microwave irradiation"", 《MATERIALS LETTERS》 *
李玲等: ""CZTS固溶体可见光光催化降解罗丹明B"", 《第十三届全国太阳能光化学与光催化学术会议》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104028285A (zh) * 2014-05-17 2014-09-10 北京工业大学 Cu2ZnSnS4/La2Ti2O7异质结光催化复合材料的制备方法
CN104477974A (zh) * 2014-12-30 2015-04-01 湖南省华京粉体材料有限公司 一种制备太阳能薄膜用铜锌锡硫粉体的方法
CN104477974B (zh) * 2014-12-30 2016-08-17 湖南省华京粉体材料有限公司 一种制备太阳能薄膜用铜锌锡硫粉体的方法
CN105562037A (zh) * 2015-12-03 2016-05-11 昆明学院 一种硫铜锡锌镂空结构微米球及其制备方法与应用
CN105562037B (zh) * 2015-12-03 2018-06-12 昆明学院 一种铜锡硫镂空结构微米球及其制备方法与应用
CN105709780A (zh) * 2016-01-22 2016-06-29 中南大学 一种Sn1-0.5xCuxS2纳米花及其制备和应用
CN105709780B (zh) * 2016-01-22 2018-07-31 中南大学 一种Sn1-0.5xCuxS2纳米花及其制备和应用
CN111005028A (zh) * 2019-11-26 2020-04-14 湖北工业大学 一种铜锌锡硫包覆二氧化钛纳米阵列的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103613119B (zh) 2015-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. Facile synthesis of a novel full-spectrum-responsive Co2. 67S4 nanoparticles for UV-, vis-and NIR-driven photocatalysis
Liu et al. Enhanced photocatalytic mechanism of the Nd-Er co-doped tetragonal BiVO4 photocatalysts
Cao et al. A novel Z-scheme CdS/Bi4O5Br2 heterostructure with mechanism analysis: Enhanced photocatalytic performance
Hu et al. Facile synthesis of double cone-shaped Ag4V2O7/BiVO4 nanocomposites with enhanced visible light photocatalytic activity for environmental purification
CN103613119B (zh) 铜锌锡硫的制备方法以及用途
CN111437867B (zh) 一种含钨氧化物的复合光催化剂及其制备方法和应用
CN103611549B (zh) 铜锌锡硫/氧化石墨烯复合半导体光催化剂的制备方法
CN106669744B (zh) 一种Ag2Mo2O7@AgBr复合光催化剂及其制备方法
CN101653728A (zh) 铁酸锌/二氧化钛纳米复合可见光光催化剂的制备方法及其应用
Akbari et al. Synthesis of ZnS/ZnO nanocomposite through solution combustion method for high rate photocatalytic conversion of CO2 and CH4
CN103894177A (zh) 一种具有光催化活性的稀土掺杂钛酸钾粉末的合成方法
Tang et al. Synthesis, characterization and photocatalysis of AgAlO2/TiO2 heterojunction with sunlight irradiation
CN104226340B (zh) 可见光纳米复合光催化剂AgCl-SnO2的制备方法
CN104707635B (zh) 一种高活性磷掺杂钒酸铋光催化剂及其制备方法与应用
CN113457653A (zh) 一种光催化复合材料、其制备方法及应用
CN109772394B (zh) 磷掺杂碳/氧化亚铜复合催化剂及其制备方法和应用
CN105396605A (zh) 一种硅酸盐粘土/铜/氮化碳复合材料的制备方法
Qiu et al. The formation of Z-scheme AgI/BiOBr heterojunction and its excellent photocatalytic performance
CN105540663A (zh) CuSbS2纳米晶材料的可控制备方法
CN103521244B (zh) 一种光催化分解水制氢材料CdS/Sr1.6Zn0.4Nb2O7及其制备方法
CN111054400B (zh) 一种CuInS2量子点/BiOI复合光催化剂及其制备方法与应用
CN102962075A (zh) 一种铜掺杂ZnSnO3可见光光催化剂及其制备方法
CN107096547B (zh) 串型结构ZnS@CdS-Te光催化剂的合成方法
Yuan et al. Photocatalytic activity of Tb3+/Eu3+-doped Bi2Sn2O7 microspheres
CN112516992B (zh) 一例基于钒酸铋复合材料的制备方法及应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150729

Termination date: 20171121

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee