CN109351311A - 一种金属硫化物纳米材料合成装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属硫化物纳米材料合成装置。本发明利用滑块上下运动时，在连接杆的作用下，使得套筒沿着涡轮叶水平来回运动。套筒内的滚筒发生转动并利用碾压块对涡轮叶上的反应原料进行径向扰动，使得反应原料能更好的混合均匀。同时，在滚筒转动的作用下，毛刷二也发生转动并间歇扫起涡轮叶上的反应原料，使得反应原料能够进行二次扰动混合，提高反应物混合的均匀性。最终达到提高搅拌装置的搅拌效率的目的。此外，当滑块向下运动时，连接杆向外张开。连接杆上的毛刷一对涡轮盘上空周围的反应原料造成扰动，使得位于涡轮盘上空周围的反应原料不会处于相对静止状态，进一步提高反应原料混合的均匀性和搅拌效率。

Description

一种金属硫化物纳米材料合成装置
技术领域
本发明涉及纳米材料合成装置技术领域，具体为一种金属硫化物纳米材料合成装置。
背景技术
随着新时代科技的不断进步，化学领域也在不断的发展。近年来硫化物纳米材料的特性及合成技术得到深入和广泛的研究。硫化物纳米材料是一种非常重要的无机半导体材料。它有着非常独特的光学和电学性能，因此常被广泛应用于光催化、太阳能电池、太阳能选择性涂料及传感器等方面。众所周知，纳米材料的诸多性能和应用价值是由其本身的物相、尺寸大小以及颗粒形貌等因素决定。因此，对纳米材料实现可控性制备是至关重要的。
在金属硫化物纳米材料的工业化生产过程中，为控制产物的尺寸大小、粒度分布、晶形、形貌以及提高产物的产量，通常在合成罐中利用搅拌装置对反应液进行搅拌以保证反应物的充分混合。现有的搅拌只通过一个涡轮搅拌叶进行搅拌，存在搅拌效率低下的问题导致长时间搅拌后反应物才能充分混合。且涡轮搅拌叶中的涡轮盘上空的反应原料常处于相对静止状态，得不到充分搅拌，使得反应为不能很好混合均匀，从而导致搅拌效率低下。为此，我们提出一种金属硫化物纳米材料合成装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米材料合成装置，以解决合成罐内搅拌装置的搅拌效率低下的问题，从而使得产物的质量不能得到保障。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种金属硫化物纳米材料合成装置，包括：
合成罐体，所述合成罐体呈筒状形，且所述合成罐体的内侧壁上对称开设有两个条形槽一；
合成罐盖，其安装在所述合成罐体的上端，所述合成罐盖上开设有安装孔；
三角支撑架，其通过一个钢箍安装在所述合成罐体的底端上；
所述合成罐体内设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括：
伺服电机，其通过两个支撑杆安装在所述合成罐盖上；
传动杆，所述传动杆的一端与所述伺服电机的输出轴连接，所述传动杆的另一端穿过所述安装孔到达所述合成罐体的内部，所述传动杆与所述安装孔通过一个轴承连接，且所述传动杆位于所述合成罐体内的一段上开设有外螺纹；
涡轮搅拌叶，其包括涡轮盘和至少一个涡轮叶，所述涡轮盘与所述传动杆的另一端固定连接，所述至少一个涡轮叶安装在所述涡轮盘的边缘上；
滑块，其设置在所述传动杆的外螺纹上，所述滑块的内部开设有与外螺纹相对应的内螺纹；
两个限位横杆，所述限位横杆的一端与所述滑块的外壁连接，所述限位横杆的另一端滑动设置在所述条形槽一内，所述两个限位横杆关于所述滑块呈镜像对称；
与至少一个涡轮叶相对应的至少一个套筒，所述套筒的两端均呈敞口状，所述套筒滑动套接在所述涡轮叶上；
与至少一个套筒相对应的至少一个连接杆，所述连接杆的一端与所述套筒的外壁铰接，所述连接杆的另一端与所述滑块的外壁铰接；
与至少一个连接杆相对应的至少一个毛刷一，所述毛刷一的一端安装在所述连接杆上，所述毛刷一的另一端指向所述涡轮盘；
碾压混合机构，其设置在所述套筒的内部，所述碾压混合机构包括：
转动杆，所述转动杆的两端均转动安装在所述套筒的内壁上；
至少一个滚筒，其固定套接在所述转动杆上；
至少两个毛刷二，其安装在所述转动杆上；
多个碾压块，其安装在所述滚筒的外壁上，且所述多个碾压块均匀对称分布在所述滚筒的外壁上。
优选的，所述搅拌装置还包括：
与两个限位横杆相对应的两个竖杆，所述竖杆的一端安装在所述限位横杆上；
与至少一个涡轮叶相对应的摆动机构，其安装在所述涡轮叶上，所述摆动机构包括：
N个摆动板，所述N个摆动板的一端与所述涡轮叶的边缘铰接，且所述N个摆动板组合成V字状，N为正整数，N≥2；
N-1个复位弹簧，相邻所述摆动板之间通过一个复位弹簧连接，所述竖杆的另一端指向所述摆动板。
优选的，所述搅拌装置还包括：
至少一组混料机构，其设置在所述竖杆，所述混料机构包括两个斜板，所述两个斜板安装在所述竖杆上并关于所述竖杆中心对称。
优选的，所述合成装置还包括：
加强筋，其安装在所述合成罐盖上，且所述安装孔贯穿所述加强筋。
优选的，所述合成罐体的侧壁开设有至少一个圆形孔，所述合成装置还包括：
与至少一个圆形孔相对应的观察窗，其通过一个法兰一安装在所述圆形孔上。
优选的，所述合成罐盖上开设有试剂入料孔和溶剂入料孔，所述试剂入料孔和溶剂入料孔位于所述安装孔的两侧，所述合成罐体的底端开设有出料孔。
优选的，所述合成装置还包括：
橡胶垫，其安装在所述三角支撑架的底端上。
优选的，所述合成装置还包括：
至少一个水平连接撑杆，其安装在所述三角支撑架上。
优选的，所述套筒的内壁对称开设有两条对称的条形滑槽二，所述涡轮叶滑动设置在所述条形滑槽二内。
优选的，所述合成罐体的侧壁开设有环形腔体，所述合成装置还包括：
恒温加热系统，其设置在所述合成罐体内，所述恒温加热系统包括加热装置和热电偶温度传感器，所述热电偶温度传感器的型号为BD-TC-08，所述加热装置内置于在所述环形腔体的内部用于对合成罐体加热，所述热电偶温度传感器的测量端位于所述罐体的内部用于实时测量反应液的温度并根据所述反应液的温度控制所述加热装置进行加热。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明利用滑块上下运动时，在连接杆的作用下，使得套筒沿着涡轮叶水平来回运动。套筒内的滚筒发生转动并利用碾压块对涡轮叶上的反应原料进行径向扰动，使得反应原料能更好的混合均匀。同时，在滚筒转动的作用下，毛刷二也发生转动并间歇扫起涡轮叶上的反应原料，使得反应原料能够进行二次扰动混合，提高反应物混合的均匀性。最终达到提高搅拌装置的搅拌效率的目的。此外，当滑块向下运动时，连接杆向外张开。连接杆上的毛刷一对涡轮盘上空周围的反应原料造成扰动，使得位于涡轮盘上空周围的反应原料不会处于相对静止状态，进一步提高反应原料混合的均匀性和搅拌效率。
2、本发明中，当限位横杆向下运动时，限位横杆向下挤压摆动板。当限位横杆向上运动时，限位横杆与摆动板脱离。在复位弹簧的作用下，两个摆动板在旋转的过程中不停的发生抖动。这样可进一步的增加搅拌装置的搅拌效率，使得反应物更好的混合均匀，有利于提供产物的纯度。
3、本发明中，当竖杆上下运动时，斜板会对合成罐体的反应原料造成竖直方向上的扰动，使得分布在合成罐体内不同层面的反应原料都得到很好的搅拌，从而使得搅拌装置的搅拌效率得到进一步的提高。
附图说明
图1为本发明合成罐体立体结构示意图；
图2为橡胶垫结构示意图；
图3为本发明合成罐体剖视图；
图4为涡轮搅拌叶结构俯视图；
图5为套筒结构放大侧视图图；
图6为一种低维片状硫化铜制备方法流程图；
图7为案例一制备的硫化铜电镜扫描图；
图8为案例二制备的硫化铜电镜扫描图；
图9为案例三制备的硫化铜电镜扫描图；
图10为案例四制备的硫化铜电镜扫描图。
图中：合成罐体1、环形空腔1-1、出料孔1-2、三角支撑架2、合成罐盖3、加强筋4、试剂入料孔5、溶剂入料孔6、观察窗7、安装孔8、伺服电机9、传动杆10、涡轮搅拌叶11、涡轮盘111、涡轮叶112、滑块12、限位横杆13、连接杆14、套筒15、转动杆151、滚筒152、碾压块153、毛刷二154、竖杆16、摆动机构17、摆动板171、复位弹簧172、毛刷一18、斜板19、橡胶垫20、橡胶柱201、减震弹簧202、水平连接撑杆21、排液管道22。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
进行规模化生产硫化铜时，会用到纳米材料合成装置。其是合成金属硫化物纳米材料的主要装置之一并对合成金属硫化物纳米材料具有一定的影响。
参考图1，一种金属硫化物纳米材料合成装置。纳米材料合成装置包括合成罐体1、合成罐盖3、三角支撑架2、观察窗7、橡胶垫20和水平连接撑杆21。
其中，合成罐体1呈筒状形，合成罐体1的底部为锥形结构。合成罐体1的侧壁开设有至少一个圆形孔。合成罐体1的底端开设有出料孔1-2用于排除合成的沉淀产物。出料孔1-2通过法兰二与排液管道22连接。排液管道22为直角转向管道。
合成罐盖3安装在合成罐体1的上端。合成罐盖3上开设有试剂入料孔5、溶剂入料孔6以及安装孔8。试剂入料孔5和溶剂入料孔6位于安装孔8的两侧。试剂入料孔5可通过管道一与试剂罐连接，溶剂入料孔6可通过管道二与试剂罐和溶剂连接，便于向合成罐体1内投放反应原料。
三角支撑架2通过一个钢箍安装在合成罐体1的底端上用于支撑合成罐体1。同时为了提高三角支撑架2支撑的稳定性，在三角支撑架2的底端安装橡胶垫20。参考图2，为减少外界产生的震感对合成罐体1的稳定性造成不利的影响。我们还可以对橡胶垫20的结构做出进一步的改进：橡胶垫20为中空结构，橡胶垫20的内部连接有至少一个橡胶柱201，橡胶柱201的顶端与橡胶垫20的内顶壁连接，橡胶柱201的底端与橡胶垫20的内底壁连接。橡胶垫20的内部还设置有与至少一个橡胶柱201相对应的至少一个减震弹簧202。减震弹簧202的一端与橡胶垫20的内顶壁连接，减震弹簧202的另一端与橡胶柱201连接。同时，为提高三角支撑架2的整体刚度，在三角支撑架2上安装有至少一个水平连接撑杆21。
观察窗7与圆形孔相对应。观察窗7的数目至少为一个。观察窗7通过一个法兰一安装在圆形孔上。这样便于人工实时观察合成罐体1内的反应情况并根据观察结构进行后续材料的添加。
因硫化物在合成过程中对环境温度的依赖度较高，需要实时监控合成罐体1内的温度。为实现这一功能，可以在合成罐体1内设置有恒温加热系统(图中未示出)。合成罐体1的侧壁开设有环形腔体1-1，合成装置还包括：
恒温加热系统，其设置在合成罐体1内，恒温加热系统包括加热装置和热电偶温度传感器。热电偶温度传感器的型号为BD-TC-08，购自深圳市铂电科技有限公司。加热装置内置于在环形腔体1-1的内部用于对合成罐体1加热。热电偶温度传感器的测量端位于罐体1的内部用于实时测量反应液的温度并根据反应液的温度控制加热装置进行加热。
实施例2
为促使反应物在合成罐体1内充分混合，在合成罐体1内可设置有搅拌装置。同时为提高搅拌装置的搅拌效率，对搅拌装置进行改进。具体搅拌装置及其改进结构如下：
参考图3，合成罐体1内设置有搅拌装置。所述搅拌装置的所有结构件材料均采用耐腐蚀材料，以避免反应原料腐蚀所述搅拌装置。且合成罐体1的内侧壁上对称开设有两个条形槽一。搅拌装置包括伺服电机9、传动杆10、涡轮搅拌叶11、滑块12、两个限位横杆13、套筒15、连接杆14、毛刷一18以及碾压混合机构。套筒15、连接杆14和毛刷一18一一相对应，且套筒15、连接杆14和毛刷一18的数目均至少为一个。套筒15与涡轮叶112相对应。本实施例中，涡轮叶112的数目为六个，所以套筒15、连接杆14和毛刷一18的数目也均设置为六个。
其中，伺服电机9通过两个支撑杆91安装在合成罐盖3上。为提高合成罐盖3对搅拌装置的支撑力，在合成罐盖3上安装加强筋4。安装孔8贯穿加强筋4。支撑杆91与伺服电机9的连接处安装有减震板，避免将伺服电机9工作时产生的震动传递给合成罐体1，从而导致合成罐体1不稳影响反应物的合成。伺服电机9、外接电源和电源开关通过导线连接共同组成一条串联电路。
传动杆10的一端与伺服电机9的输出轴连接。传动杆10的另一端穿过安装孔8到达合成罐体1的内部并与涡轮盘111固定连接。传动杆10与安装孔8通过一个轴承连接。且传动杆10位于合成罐体1内的一段上开设有外螺纹。即传动杆10的一段为外螺纹段，外螺纹段靠近涡轮盘111。传动杆10的另一段为光滑段。
参考图4，涡轮搅拌叶11包括涡轮盘111和至少一个涡轮叶112。涡轮盘111与传动杆10的另一端固定连接。至少一个涡轮叶112安装在涡轮盘111的边缘上。在本实施例中，涡轮叶112的数目为六个，且六个涡轮叶112以涡轮盘111的圆心为中心呈等角度环形分布在涡轮盘111上。
滑块12设置在传动杆10的外螺纹上。滑块12的内部开设有与外螺纹相对应的内螺纹。即滑块12与外螺纹段螺纹连接。两个限位横杆13的一端与滑块12的外壁连接，限位横杆13的另一端滑动设置在条形槽一内。两个限位横杆13关于滑块12呈镜像对称。在限位横杆13限位的作用下，当传动杆10转动时，滑块12可在外螺纹段上来回滑动。
套筒15的数目至少为一个且与至少一个涡轮叶112相对应。套筒15的两端均呈敞口状，套筒15滑动套接在涡轮叶112上。具体的，套筒15的内壁对称开设有两条对称的条形滑槽二，涡轮叶112滑动设置在条形滑槽二内。连接杆14的数目至少为一个且与至少一个套筒15相对应。连接杆14的一端与套筒15的外壁铰接。连接杆14的另一端与滑块12的外壁铰接。毛刷一18的数目至少为一个且与至少一个连接杆14相对应。毛刷一18的一端安装在连接杆14上。毛刷一18的另一端指向涡轮盘111。
碾压混合机构设置在套筒15的内部。参考图5，碾压混合机构包括转动杆151、滚筒152、毛刷二154以及碾压块153。滚筒152的数目至少为一个，毛刷二154的数目至少为两个，碾压块153的数目为多个具体可根据滚筒152的外侧壁面积进行设定。在本实施例中，滚筒152的数目为一个，毛刷二154的数目为四个。
其中，转动杆151的两端均转动安装在套筒15的内壁上。滚筒152固定套接在转动杆151上。毛刷二154安装在转动杆151上。多个碾压块153安装在滚筒152的外壁上。且多个碾压块153均匀对称分布在滚筒152的外壁上。
本实施例中，搅拌装置工作的具体原理如下：
当反应物进入合成罐体1后。接通外接电源，伺服电机9开始工作。伺服电机9带动传动杆10以及涡轮搅拌叶11进行正反转并利用涡轮搅拌叶11对反应原料进行混合。因滑块12的内壁设置有与外螺纹相对应的内螺纹，在限位横杆13限位的作用下，当传动杆10正反转时，滑块12与限位横杆13一起沿着合成罐体1的侧壁上下运动。当滑块12上下运动时，通过连接杆14使得套筒15沿着涡轮叶112水平来回运动。套筒15内的滚筒152发生转动并利用碾压块153对涡轮叶112上的反应原料进行径向扰动，使得反应原料能更好的混合均匀。同时，在滚筒152转动的作用下，毛刷二154也发生转动并间歇扫起涡轮叶112上的反应原料，使得反应原料能够进行二次扰动混合，提高反应物混合的均匀性。最终达到提高搅拌装置的搅拌效率的目的。此外，当滑块12向下运动时，连接杆14向外张开。连接杆14上的毛刷一18对涡轮盘111上空周围的反应原料造成扰动，使得位于涡轮盘111上空周围的反应原料不会处于相对静止状态，进一步提高反应原料混合的均匀性和搅拌效率。
在一些实施例中，为进一步提高搅拌装置的搅拌效率，还可在搅拌装置上增加竖杆16、摆动机构17以及混料机构。具体的结构描述如下：
如图3所示，搅拌装置还包括竖杆16、摆动机构17以及混料机构。竖杆16的数目为两个且与限位横杆13相对应。摆动机构17的数目至少为一个且与涡轮叶112相对应。
其中，竖杆16的一端安装在限位横杆13上，竖杆16的另一端指向摆动板171。摆动机构17安装在涡轮叶112上。摆动机构17包括N个摆动板171以及N-1个复位弹簧172，N为正整数，N≥2。N个摆动板171组合成V字状。在本实施例中，N的取值为2。N个摆动板171的一端与涡轮叶112的边缘铰接。相邻摆动板171之间通过一个复位弹簧172连接。这样当限位横杆13向下运动时，限位横杆13向下挤压摆动板171。当限位横杆13向上运动时，限位横杆13与摆动板171脱离。在复位弹簧172的作用下，两个摆动板171在旋转的过程中不停的发生抖动。这样可进一步的增加搅拌装置的搅拌效率，使得反应物更好的混合均匀，有利于提供产物的纯度。
混料机构的数目至少为一组。混料机构设置在竖杆16上。混料机构包括两个斜板19。两个斜板19安装在竖杆16上并关于竖杆16中心对称。这样当竖杆16上下运动时，斜板19会对合成罐体1的反应原料造成竖直方向上的扰动，使得分布在合成罐体1内不同层面的反应原料都得到很好的搅拌，从而使得搅拌装置的搅拌效率得到进一步的提高。
实施例3
现有技术中，在利用实施例1和实施例2描述的合成装置进行制备硫化铜时，其制备方法却存在方法复杂、耗时、产物的产量低以及所述制备方法不利于大规模生产的缺点。为此，本发明采用如下方法制备片状硫化铜。
参考图6，一种低维片状硫化铜制备方法，包括以下步骤：
一、制备前驱液；
在搅拌的条件下，将体积为0～25mL、浓度为0.05～0.2mol/L的还原剂加入到体积为0～100mL、浓度为0.03～0.06mol/L的醋酸铜水溶液中。其中，所述搅拌的条件可采用磁力搅拌、机械搅拌中的任意一种进行搅拌。然后在800～1200r/min的搅拌速度下反应30～60min得到所述前驱液。所述还原剂可为抗坏血酸、葡萄糖、水合肼中的任意一种。
二、制备片状硫化铜；
将体积为0～100mL、浓度为0.2～0.4mol/L的硫代乙酰胺和体积为0～20mL、浓度为0.4～0.6mol/L的稳定剂加入到所述前驱液中。所述稳定剂为柠檬酸钠、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三甲基溴化氨(CTAB)中的任意一种。并在20～40℃的温度下反应10～15h得到混合液。然后利用离心机对所述混合液进行离心操作，离心条件为：离心转速为5000～8000rpm，离心时间为5～8min。用去离子水和乙醇交替洗涤离心后的混合液得到所述潮湿固体。所述离心后的混合液的洗涤次数为3～5次。最后，将所述潮湿固体放置在干燥箱中进行干燥后得到所述低维片状硫化铜，所述潮湿固体的干燥条件为：干燥温度为70～90℃，干燥时间为6～8h。
下面将针对不同的还原剂、稳定剂以及还原剂的浓度，具体举例子：
案例一：
本案例中，选择抗坏血酸为还原剂，选择柠檬酸钠为稳定剂。具体操作步骤以及反应物浓度如下：
一、制备前驱液；
在磁力搅拌的条件下，将体积为25mL、浓度为0.1mol的抗坏血酸加入到体积为100mL、浓度为0.05mol/L的醋酸铜水溶液中，然后在1000r/min的搅拌速度下反应40min得到所述前驱液；
二、制备片状硫化铜；
将体积为100mL、浓度为0.3mol的硫代乙酰胺和体积为20mL、浓度为0.05mol/L的柠檬酸钠加入到所述前驱液中，并在25℃的温度下反应12h得到混合液，然后利用离心机对所述混合液进行离心操作，离心条件为：离心转速为5000rpm，离心时间为5min；用去离子水和乙醇交替洗涤离心后的混合液得到所述潮湿固体，所述离心后的混合液的洗涤次数为3次。将所述潮湿固体放置在干燥箱中进行干燥后得到所述低维片状硫化铜(如图7所示)。干燥条件为：干燥温度为80℃，干燥时间为4h。从图7中，可以看出案例一得到的硫化铜为片状硫化铜结构，其片径和片厚适中，分散性很好，产率高。这是因为加入了适量的抗坏血酸作为还原剂，并且用了适量的柠檬酸钠作为稳定剂，得到的硫化铜的形貌好，分散性好。
案例二：与案例一不同的是，案例二中采用所述水合肼作为还原剂制备硫化铜。如图8所示，得到的所述硫化铜不呈现片状。
通过对图7和图8进行对比，可以得出：随着还原剂的还原能力的增强(水合肼的还原能力大于抗坏血酸的还原能力)，最终制备的硫化铜的维数增加，且不呈现片状结构。在一些案例中，还采用还原能力最弱的葡萄糖作为还原剂制备硫化铜，得到的片状硫化铜的片厚增加。而硫化铜不呈现低维片状结构，以及片过厚都将影响硫化铜的电学性能。这是因为还原剂为抗坏血酸时(其还原能力介于水合肼和葡萄糖之间)，抗坏血酸的还原能力适中，对片状硫化铜的形成有着重要的影响。同时，当体积为25mL，浓度为0.1mol/L时，所述抗坏血酸与所述醋酸铜的物质的量比为1:2。所述抗坏血酸能把所述醋酸铜其中一部分的Cu2+还原成Cu+。这样溶液中同时有Cu+和Cu2+。当有硫源存在时，可以形成相态单一的硫化铜晶体。
案例三：与案例一不同的是，案例三中采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为稳定剂制备得到的硫化铜。如图9所示，得到的所述硫化铜虽为片状，但是分散性不好切产率低。这是因为聚乙烯吡咯烷酮本身没有还原性，导致产物的产率低，同时分散性一般。
通过图7和图9的对比，可以得出：稳定剂为柠檬酸钠时，制备的硫化铜分散性好且产率高。这是因为因柠檬酸钠本身具有较强的配位能力和弱的还原能力。这样当柠檬酸钠吸附在硫化铜的表面时，起到控制硫化铜的生长速率和阻止片状硫化铜的团聚的作用，从而调控片径的大小和厚度。同时，柠檬酸钠因其本身弱的还原性可使步骤一中的反应更加彻底，提高了产物硫化铜的产率且分散性好。而当稳定剂为聚乙烯吡咯烷酮或十六烷基三甲基溴化氨时，虽然可以起到稳定剂的作用，但它们本身没有还原性，得到产物的产率相对降低，只有80％。而采用柠檬酸钠作为稳定剂时，片状硫化铜的片状硫化铜的产率为91％。
案例四：与案例一不同的是，案例四中加入的抗坏血酸的体积为1mL，浓度为0.1mol/L。如图10所示，案例四制备得到的硫化铜是颗粒状的，而非片状的，其粒径约为500nm。这是因为当抗坏血酸的量加入的过少，导致溶液中的Cu2+无法被部分还原，对下一步硫化过程中硫化铜的相态产生了影响，无法得到片状的硫化铜。
本发明提供的硫化铜制备方法，只需将还原剂、醋酸铜水溶液、硫代乙酰胺以及稳定剂按照设定的顺序在低温下进行搅拌混合即可。其工艺简单，反应的条件温和且耗时短。同时采用本发明的制备方法得到的片状硫化铜的产量高且可以很好的控制得到的片状硫化铜的尺寸。因本实施中的硫化铜制备方法具有以上优点，所以本实施中的硫化铜制备方法可以进行规模化生产并逐步工业化。
实施例4
通过对比实施例3中的案例一、案例二、案例三以及案例四，可以知道，所述案例一为最优方案。一种低维片状硫化铜，其是采用案例一所述的低维片状硫化铜制备方法制备得到。如图7所示，所述低维片状硫化铜为二维片状硫化铜，所述低维片状硫化铜的片径为100nm，片厚为1.5nm。
此片径的硫化铜具有较高的禁带宽度和较大的比表面积，表现出更优异的光学性能和电学特性。而当硫化铜的片径和片厚过高或过低都会使得硫化铜的导电性和光吸收能力降低。具体的，是由于片状硫化铜的比表面积较大，使得硫化铜暴露在表面的电子较多，从而其导电性越高。而当片状硫化铜的维数增加或片厚增大时，片状硫化铜的比表面积就会变小，从而使片状硫化铜得导电性降低。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种金属硫化物纳米材料合成装置，包括：
合成罐体(1)，所述合成罐体(1)呈筒状形，且所述合成罐体(1)的内侧壁上对称开设有两个条形槽一；
合成罐盖(3)，其安装在所述合成罐体(1)的上端，所述合成罐盖(3)上开设有安装孔(8)；
三角支撑架(2)，其通过一个钢箍安装在所述合成罐体(1)的底端上；
其特征在于，所述合成罐体(1)内设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括：
伺服电机(9)，其通过两个支撑杆(91)安装在所述合成罐盖(3)上；
传动杆(10)，所述传动杆(10)的一端与所述伺服电机(9)的输出轴连接，所述传动杆(10)的另一端穿过所述安装孔(8)到达所述合成罐体(1)的内部，所述传动杆(10)与所述安装孔(8)通过一个轴承连接，且所述传动杆(10)位于所述合成罐体(1)内的一段上开设有外螺纹；
涡轮搅拌叶(11)，其包括涡轮盘(111)和至少一个涡轮叶(112)，所述涡轮盘(111)与所述传动杆(10)的另一端固定连接，所述至少一个涡轮叶(112)安装在所述涡轮盘(111)的边缘上；
滑块(12)，其设置在所述传动杆(10)的外螺纹上，所述滑块(12)的内部开设有与外螺纹相对应的内螺纹；
两个限位横杆(13)，所述限位横杆(13)的一端与所述滑块(12)的外壁连接，所述限位横杆(13)的另一端滑动设置在所述条形槽一内，所述两个限位横杆(13)关于所述滑块(12)呈镜像对称；
与至少一个涡轮叶(112)相对应的至少一个套筒(15)，所述套筒(15)的两端均呈敞口状，所述套筒(15)滑动套接在所述涡轮叶(112)上；
与至少一个套筒(15)相对应的至少一个连接杆(14)，所述连接杆(14)的一端与所述套筒(15)的外壁铰接，所述连接杆(14)的另一端与所述滑块(12)的外壁铰接；
与至少一个连接杆(14)相对应的至少一个毛刷一(18)，所述毛刷一(18)的一端安装在所述连接杆(14)上，所述毛刷一(18)的另一端指向所述涡轮盘(111)；
碾压混合机构，其设置在所述套筒(15)的内部，所述碾压混合机构包括：
转动杆(151)，所述转动杆(151)的两端均转动安装在所述套筒(15)的内壁上；
至少一个滚筒(152)，其固定套接在所述转动杆(151)上；
至少两个毛刷二(154)，其安装在所述转动杆(151)上；
多个碾压块(153)，其安装在所述滚筒(152)的外壁上，且所述多个碾压块(153)均匀对称分布在所述滚筒(152)的外壁上。
2.根据权利要求1所述的金属硫化物纳米材料合成装置，其特征在于，所述搅拌装置还包括：
与两个限位横杆(13)相对应的两个竖杆(16)，所述竖杆(16)的一端安装在所述限位横杆(13)上；
与至少一个涡轮叶(112)相对应的摆动机构(17)，其安装在所述涡轮叶(112)上，所述摆动机构(17)包括：
N个摆动板(171)，所述N个摆动板(171)的一端与所述涡轮叶(112)的边缘铰接，且所述N个摆动板(171)组合成V字状，N为正整数，N≥2；
N-1个复位弹簧(172)，相邻所述摆动板(171)之间通过一个复位弹簧(172)连接，所述竖杆(16)的另一端指向所述摆动板(171)。
3.根据权利要求2所述的金属硫化物纳米材料合成装置，其特征在于，所述搅拌装置还包括：
至少一组混料机构，其设置在所述竖杆(16)，所述混料机构包括两个斜板(19)，所述两个斜板(19)安装在所述竖杆(16)上并关于所述竖杆(16)中心对称。
4.根据权利要求1所述的金属硫化物纳米材料合成装置，其特征在于，所述合成装置还包括：
加强筋(4)，其安装在所述合成罐盖(3)上，且所述安装孔(8)贯穿所述加强筋(4)。
5.根据权利要求1所述的金属硫化物纳米材料合成装置，其特征在于，所述合成罐体(1)的侧壁开设有至少一个圆形孔，所述合成装置还包括：
与至少一个圆形孔相对应的观察窗(7)，其通过一个法兰一安装在所述圆形孔上。
6.根据权利要求1所述的金属硫化物纳米材料合成装置，其特征在于，所述合成罐盖(3)上开设有试剂入料孔(5)和溶剂入料孔(6)，所述试剂入料孔(5)和溶剂入料孔(6)位于所述安装孔(8)的两侧，所述合成罐体(1)的底端开设有出料孔(1-2)。
7.根据权利要求1所述的金属硫化物纳米材料合成装置，其特征在于，所述合成装置还包括：
橡胶垫(20)，其安装在所述三角支撑架(2)的底端上。
8.根据权利要求1所述的金属硫化物纳米材料合成装置，其特征在于，所述合成装置还包括：
至少一个水平连接撑杆(21)，其安装在所述三角支撑架(2)上。
9.根据权利要求1所述的金属硫化物纳米材料合成装置，其特征在于，所述套筒(15)的内壁对称开设有两条对称的条形滑槽二，所述涡轮叶(112)滑动设置在所述条形滑槽二内。
10.根据权利要求1所述的金属硫化物纳米材料合成装置，其特征在于，所述合成罐体(1)的侧壁开设有环形腔体(1-1)，所述合成装置还包括：
恒温加热系统，其设置在所述合成罐体(1)内，所述恒温加热系统包括加热装置和热电偶温度传感器，所述热电偶温度传感器的型号为BD-TC-08，所述加热装置内置于在所述环形腔体(1-1)的内部用于对合成罐体(1)加热，所述热电偶温度传感器的测量端位于所述罐体(1)的内部用于实时测量反应液的温度并根据所述反应液的温度控制所述加热装置进行加热。
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