CN107128883A - 一种由edta辅助水热合成3d结构硫化物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种由EDTA辅助水热合成3D结构硫化物MSx(M＝Zn,Cu,Co)的方法,属于材料制备领域，其合成原料包括金属硫酸盐、EDTA、硫代乙酰胺和去离子水。该方法一步即可合成所需的硫化物，步骤简单，多种硫化物都可以用此方法制备获得，具有可推广性。利用本方法制备的金属硫化物结构独特，在电催化、超级电容器、光催化等领域有重要的应用前景。

Description

一种由EDTA辅助水热合成3D结构硫化物的方法
技术领域
本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种由EDTA辅助水热合成3D结构硫化物的方法。
背景技术
近年来,由纳米粒子、纳米纤维、纳米带等低维纳米材料为基本单元构筑的3D(三维)结构形貌的材料尤其引起了人们的关注。分级结构不仅具有纳米结构单元的特性，还具有更加优异的整体协同性质，使得纳米结构材料的性能更加丰富。具有3D结构的硫化物材料因其具有的独特的物理化学性质，在纳米催化、生物医药运输、染料缓释、电磁屏蔽、光能转换和电化学能量储存等方面有重要的应用。
当前硫化物和包含硫化物的合成和设计已经成为材料界的热点和着重点之一，具有很好的应用前景，目前已经被大量应用于很多领域，例如颜料、光、电等领域。比如：(1)硫化锌能带隙宽，高折射率，高透光率在可见光范围内，而且其巨大的潜力应用光学，电子和光电子器件。具有优良的荧光效应及电致发光功能，纳米硫化锌更具有独特的光电效应，在电学、磁学、光学、力学和催化等领域呈现出许多优异的性能。(2)硫化铜材料在航天航空事业、医疗事业、太阳能电池、超级电容器方面都有很好的应用。(3)硫化钴具有多相，据有关报道，已制备出来的有CoS,Co3S4,CoS2和Co9S8等，其中CoS2是十分重要的磁性材料以及超级电容材料，在电化学应用方面有巨大的前景。
传统合成工艺中，半导体过渡金属硫化物是通过固态反应来实现的，但是这种方法有其不足之处，固相反应一般指高温固相反应，因此其操作困难、成本高、能耗高、越来越不适合社会可持续发展的要求。众所周知，材料的光、电、化学性质常常需要对尺寸及其形貌的控制，因而简单、方便及经济的制备方法是科学工作者们需要重点解决的问题。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明是一种由EDTA辅助水热合成3D结构硫化物的方法，设备简单、价格低廉、操作方便。(2)本发明所述的方法可以推广到多种3D结构硫化物的制备合成上,所述合成的3D结构硫化物的结构独特，应用前途广泛，合成这些材料尤为重要。
附图说明
图1中(1)为本发明实施例一中硫化锌材料SEM图,(2)为本发明实施例一中硫化锌材料的EDX图。
图2中(1)为本发明实施例一中硫化铜材料SEM图,(2)为本发明实施例一中硫化铜材料的EDX图。
图3中(1)为本发明实施例一中硫化钴材料SEM图,(2)为本发明实施例一中硫化钴材料的EDX图。
图4为本发明实施例一中硫化锌材料的XRD图。
图5为本发明实施例一中硫化铜材料的XRD图。
图6为本发明实施例一中硫化钴材料的XRD图。
具体实施方式
下面结合具体实例对此发明的内容进行详细阐述，但应当理解本发明的内容不受下面实例的限制，只列举几个例子。
案例一
以硫酸锌(ZnSO4·7H2O)，乙二胺四乙酸(EDTA)，硫代乙酰胺(C2H5NS)和去离子水(DI)为原料合成硫化锌纳米材料。用分析天平称量0.002mol硫酸锌和0.0015mol EDTA倒入盛有60ml去离子水的100ml的小烧杯中，放在磁力搅拌搅拌1h，待硫酸锌和EDTA完全溶解，加入0.002mol硫代乙酰胺，继续搅拌30min后，硫代乙酰胺固体完全溶解，把此溶液转移到聚四氟乙烯内衬中，再装入反应釜中拧紧密封，放入恒温干燥箱中，烘箱温度设为180℃，时间设为8h,在此条件下反应完成，冷却后取出反应釜，对反应后的溶液离心，离心速度10000rpm,离心时间5min，反复用水洗三次、无水乙醇洗两次，得到样品放在温度设定为60℃的真空干燥箱内干燥12h,即得到3D结构的硫化锌。
案例二
以硫酸铜(CuSO4·5H2O)，乙二胺四乙酸(EDTA)，硫代乙酰胺(C2H5NS)和去离子水(DI)为原料合成硫化铜纳米材料。用分析天平称量0.002mol硫酸铜和0.0015mol EDTA倒入盛有60ml去离子水的100ml的小烧杯中，放在磁力搅拌搅拌1h，待硫酸锌和EDTA完全溶解，加入0.004mol硫代乙酰胺，继续搅拌30min后，硫代乙酰胺固体完全溶解，把此溶液转移到聚四氟乙烯内衬中，再装入反应釜中拧紧密封，放入恒温干燥箱中，烘箱温度设为180℃，时间设为8h,在此条件下反应完成，冷却后取出反应釜，对反应后的溶液离心，离心速度10000rpm,离心时间5min，反复用水洗三次、无水乙醇洗两次，得到样品放在温度设定为60℃的真空干燥箱内干燥12h,即得到3D结构的硫化铜。
案例三
以硫酸钴(CoSO4·7H2O)，乙二胺四乙酸(EDTA)，硫代乙酰胺(C2H5NS)和去离子水(DI)为原料合成硫化锌纳米材料。用分析天平称量0.002mol硫酸钴和0.0015mol EDTA倒入盛有60ml去离子水的100ml的小烧杯中，放在磁力搅拌搅拌1h，待硫酸锌和EDTA完全溶解，加入0.004mol硫代乙酰胺，继续搅拌30min后，硫代乙酰胺固体完全溶解，把此溶液转移到聚四氟乙烯内衬中，再装入反应釜中拧紧密封，放入恒温干燥箱中，烘箱温度设为180℃，时间设为8h,在此条件下反应完成，冷却后取出反应釜，对反应后的溶液离心，离心速度10000rpm,离心时间5min，反复用水洗三次、无水乙醇洗两次，得到样品放在温度设定为60℃的真空干燥箱内干燥12h,即得到3D结构的硫化钴。

Claims (7)

1.一种由EDTA辅助水热合成3D结构硫化物MSx(M＝Zn,Cu,Co)的方法，其特征在于包括以下操作步骤：
(1)溶解：将EDTA水溶液与硫酸盐水溶液混合烧杯中得到金属盐的螯合物，然后将硫代乙酰胺固体加入其中，搅拌至完全溶解。
(2)合成：把溶解后的溶液转移到聚四氟乙烯反应釜内衬中，内衬放入反应釜中，然后把整个聚四氟乙烯反应釜转移到恒温干燥箱中，在140～200℃的条件下，反应6～12h。
(3)样品处理：等反应完成后冷却，取出内衬，溶液经过离心、反复洗涤、真空干燥、研磨等操作后，即可得到3D结构的硫化物。
2.根据权利要求1中所述一种由EDTA辅助水热合成3D结构硫化物的方法，其特征在于，步骤(1)所述的硫酸盐包含ZnSO4·7H2O、CuSO4·5H20、CoSO4·7H20等。
3.根据权利要求1中所述一种由EDTA辅助水热合成3D结构硫化物的方法，其特征在于，步骤(1)所述硫酸盐与EDTA的摩尔比为2:0～2:1.5。所述硫酸盐与EDTA在水溶液中浓度均为0.025～0.033mol·L-1。
4.根据权利要求1中所述一种由EDTA辅助水热合成3D结构硫化物的方法，其特征在于，步骤(1)所述硫酸盐与硫代乙酰胺的摩尔比为1:1～1:2。所述硫代乙酰胺在水溶液中浓度均为0.033～0.066mol·L-1。
5.根据权利要求1中所述一种由EDTA辅助水热合成3D结构硫化物的方法，其特征在于，步骤(1)所述的此合成反应所用溶剂为去离子水，是一种水热法。
6.根据权利要求1中所述一种由EDTA辅助水热合成3D结构硫化物的方法，其特征在于，步骤(2)所述的此合成反应是在密封的聚四氟乙烯反应釜中进行的。
7.根据权利要求1中所述一种由EDTA辅助水热合成3D结构硫化物的方法，其特征在于，步骤(3)所述的洗涤为蒸馏水、乙醇洗涤且多次洗涤，干燥样品时用真空干燥箱抽真空后干燥。
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