P復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種花狀PbS/Ni2P復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硫化鉛是典型的窄禁帶系半導(dǎo)體，室溫下其禁帶寬度為0.41eV，在過去的幾十年中，硫化鉛已廣泛用于光致發(fā)光、光電轉(zhuǎn)換、非線性光學(xué)等方面。由于具有相對較大的激子波爾半徑(18nm)，使得硫化鉛(PbS)在較大的顆?；蚓Я３叽鐣r即可出現(xiàn)量子尺寸效應(yīng)。然而，PbS不穩(wěn)定，尤其是PbS納米粒子具有較高的表面能，穩(wěn)定性更差，并且Pb2+有毒，為了改善PbS的穩(wěn)定性，提高PbS的光電轉(zhuǎn)化效率，科研工作者做出了許多探索，如通過聚合物對PbS表面進行改性；通過控制形貌來改善PbS納米結(jié)構(gòu)的表面結(jié)構(gòu)；以及兩種半導(dǎo)體的復(fù)合來達到光生電荷和空穴的分離等。在眾多的無機納米材料中，研宄發(fā)現(xiàn)，過渡金屬磷化物，尤其是磷化鎳，是一種高活性、高穩(wěn)定性和具有抗硫中毒性能的新型催化劑。將兩種半導(dǎo)體復(fù)合后，由于磷化鎳具有較高的導(dǎo)帶能級，因此在花狀PbS/Ni2P復(fù)合材料中光生電子有利于向磷化鎳導(dǎo)帶迀移，降低了光生電子-空穴對的復(fù)合，從而達到光生電子的有效分離，提高材料的光電性能。此外，與零維和一維納米材料相比，三維分支結(jié)構(gòu)的納米材料，不僅保持了納米材料的量子效應(yīng)，也具有了體材料的電荷傳輸連續(xù)性，這種優(yōu)良的性能使得多維分支結(jié)構(gòu)的納米材料在催化、光電轉(zhuǎn)化、光致發(fā)光等方面。將Ni2P復(fù)合在三維花狀PbS材料的表面，通過調(diào)控能級結(jié)構(gòu)，將電子傳輸限制在特定空間上，從而起到隔離電子空穴傳輸通道的作用，降低電荷復(fù)合。目前將PbS組裝到其他半導(dǎo)體材料上的復(fù)合材料報道較多，但將半導(dǎo)體材料復(fù)合到PbS上的復(fù)合材料較少，且花狀PbS/Ni2P復(fù)合材料及其制備方法未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種花狀PbS/Ni2P復(fù)合材料的制備方法，原料易得，制備工藝簡單，重復(fù)性好。
[0004]為了達到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0005]一種花狀PbS/Ni2P復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0006]步驟A，向第一錐形瓶中加入體積10?15mL的乙二醇(EG)溶液，向其中加入I?2mmol的三水合乙酸鉛和I?2mL乙酸，磁力攪拌，待溶解后加入I?2mmol升華硫，超聲分散至均勻；將溶液轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯內(nèi)襯中，然后把聚四氟乙烯內(nèi)襯密封到不銹鋼模具中，在密閉條件下由室溫開始加熱并在120?160°C加熱反應(yīng)16?24h，反應(yīng)結(jié)束自然冷卻至室溫，產(chǎn)物經(jīng)蒸餾水、無水乙醇洗滌，真空60°C干燥4?6h得到花狀硫化鉛；
[0007]步驟B，向第二錐形瓶中加入12?18mL蒸飽水，向其中加入0.2?0.6mmol步驟A得到的花狀硫化鉛，磁力攪拌至均勻分散，向其中加入O?0.3mmol十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和O?0.1mmol十二烷基硫酸鈉(SDS)混合表面活性劑，攪拌至溶解后，加入0.2?0.6mmol六水合氯化鎳；待溶解完全后，將溶液轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯內(nèi)襯中，再向溶液中加入0.2?0.6mmol的黃磷，然后把聚四氟乙烯內(nèi)襯密封到不銹鋼模具中，在密閉條件下由室溫開始加熱并在160?200°C加熱反應(yīng)14?20h，反應(yīng)結(jié)束自然冷卻至室溫，產(chǎn)物經(jīng)蒸餾水、無水乙醇、苯洗滌，真空60°C干燥4?6h得到花狀PbS/Ni2P復(fù)合材料。
[0008]所述的聚四氟乙烯內(nèi)襯均為20mL，填充度均為60%?80%。
[0009]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0010]1、具有特定形貌及結(jié)構(gòu)的硫化鉛為磷化鎳納米粒子在其上的有效復(fù)合提供了三維空間，解決因了磷化鎳納米粒子團聚導(dǎo)致催化性能較低的技術(shù)問題，有效的防止了磷化鎳納米粒子的團聚，增大了與催化底物的有效接觸面積，提高催化性能。
[0011]2、花狀PbS/Ni2P復(fù)合材料中光生電子有利于向磷化鎳導(dǎo)帶迀移，降低了光生電子-空穴對的復(fù)合，從而達到光生電子的有效分離，提高材料的光電性能。
[0012]3、本發(fā)明成本低，原料易得，制備工藝簡單，重復(fù)性好，在光催化、光電轉(zhuǎn)化等發(fā)面具有潛在的應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實施例1所得花狀PbS/Ni2P復(fù)合材料XRD圖。
[0014]圖2-a為本發(fā)明實施例1制備的花狀硫化鉛SEM圖；圖2~b為本發(fā)明實施例1制備的PbS/Ni2P復(fù)合材料SEM圖。
[0015]圖3為本發(fā)明實施例4制備的PbS/Ni2P復(fù)合材料SEM圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做詳細描述。
[0017]實施例1
[0018]一種花狀PbS/Ni2P復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0019]步驟A，向第一錐形瓶中加入體積14mL的乙二醇(EG)溶液，向其中加入Immol的三水合乙酸鉛和1.2mL乙酸，磁力攪拌，待溶解后加入1.5mmol升華硫，超聲分散至均勻；將溶液轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯內(nèi)襯中，然后把聚四氟乙烯內(nèi)襯密封到不銹鋼模具中，在密閉條件下由室溫開始加熱并在140°C加熱反應(yīng)24h，反應(yīng)結(jié)束自然冷卻至室溫，產(chǎn)物經(jīng)蒸餾水、無水乙醇洗滌，真空60°C干燥4?6h得到花狀硫化鉛；
[0020]步驟B，向第二錐形瓶中加入16mL蒸飽水，向其中加入0.5mmol步驟A得到的花狀硫化鉛，磁力攪拌至均勻分散，向其中加入0.3mmol十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和0.1mmol十二燒基硫酸鈉(SDS)混合表面活性劑，攪拌至溶解后，加入0.25mmol六水合氯化鎳；待溶解完全后，將溶液轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯內(nèi)襯中，再向溶液中加入0.3mmol的黃磷，然后把聚四氟乙烯內(nèi)襯密封到不銹鋼模具中，在密閉條件下由室溫開始加熱并在180°C加熱反應(yīng)16h，反應(yīng)結(jié)束自然冷卻至室溫，產(chǎn)物經(jīng)蒸餾水、無水乙醇、苯洗滌，真空60°C干燥4?6h得到花狀PbS/Ni2P復(fù)合材料。
[0021]本實施例1制備出的花狀PbS/Ni2P復(fù)合材料的XRD圖譜和SEM圖片如圖1和圖2-a、圖2-b，其中磷化镲納米粒子直徑約為30nm。
[0022]實施例2
[0023]將實施例1中步驟B中十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)用量改為0.0mmol，其他條件不變，產(chǎn)物中花狀硫化鉛表面光滑，磷化鎳基本沒有復(fù)合在其表面。
[0024]實施例3
[0025]將實施例1中步驟B中十二烷基硫酸鈉(SDS)用量改為0.0mmol，其他條件不變，產(chǎn)物中花狀硫化鉛和磷化鎳混雜，花狀硫化鉛表面復(fù)合少量的磷化鎳納米粒子。
[0026]實施例4
[0027]將實施例1中步驟B中十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和十二烷基硫酸鈉(SDS)用量皆改為0.lmmol，其他條件不變，產(chǎn)物中花狀硫化鉛表面附著團聚較為嚴重的磷化鎳納米粒子，且制備出的磷化鎳納米粒子粒徑較實施例1大(d ~ 10nm)，如圖3所示。
[0028]實施例5
[0029]將實施例1中步驟B中溫度調(diào)節(jié)為160°C，其他條件不變，產(chǎn)物形貌與實施例1相似，但XRD表征發(fā)現(xiàn)磷化鎳物相不純，含有Ni12P5雜峰。
[0030]以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細的說明描述，且對不同的實施例的產(chǎn)物現(xiàn)象進行了描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對本發(fā)明進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種花狀Pbs/Ni 2P復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟A，向第一錐形瓶中加入體積10?15mL的乙二醇(EG)溶液，向其中加入I?2mmol的三水合乙酸鉛和I?2mL乙酸，磁力攪拌，待溶解后加入I?2mmol升華硫，超聲分散至均勻；將溶液轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯內(nèi)襯中，然后把聚四氟乙烯內(nèi)襯密封到不銹鋼模具中，在密閉條件下由室溫開始加熱并在120?160°C加熱反應(yīng)16?24h，反應(yīng)結(jié)束自然冷卻至室溫，產(chǎn)物經(jīng)蒸餾水、無水乙醇洗滌，真空60°C干燥4?6h得到花狀硫化鉛； 步驟B，向第二錐形瓶中加入12?18mL蒸餾水，向其中加入0.2?0.6mmol步驟A得到的花狀硫化鉛，磁力攪拌至均勻分散，向其中加入O?0.3mmol十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和O?0.1mmol十二烷基硫酸鈉(SDS)混合表面活性劑，攪拌至溶解后，加入0.2?0.6mmol六水合氯化鎳；待溶解完全后，將溶液轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯內(nèi)襯中，再向溶液中加入0.2?0.6mmol的黃磷，然后把聚四氟乙烯內(nèi)襯密封到不銹鋼模具中，在密閉條件下由室溫開始加熱并在160?200°C加熱反應(yīng)14?20h，反應(yīng)結(jié)束自然冷卻至室溫，產(chǎn)物經(jīng)蒸餾水、無水乙醇、苯洗滌，真空60°C干燥4?6h得到花狀PbS/Ni2P復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種花狀PbS/Ni2P復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述的聚四氟乙稀內(nèi)襯均為20mL，填充度均為60%?80%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種花狀PbS/Ni2P復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟A，向第一錐形瓶中加入體積14mL的乙二醇(EG)溶液，向其中加入Immol的三水合乙酸鉛和1.2mL乙酸，磁力攪拌，待溶解后加入1.5mmol升華硫，超聲分散至均勻；將溶液轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯內(nèi)襯中，然后把聚四氟乙烯內(nèi)襯密封到不銹鋼模具中，在密閉條件下由室溫開始加熱并在140°C加熱反應(yīng)24h，反應(yīng)結(jié)束自然冷卻至室溫，產(chǎn)物經(jīng)蒸餾水、無水乙醇洗滌，真空60°C干燥4?6h得到花狀硫化鉛； 步驟B，向第二錐形瓶中加入16mL蒸飽水，向其中加入0.5mmol步驟A得到的花狀硫化鉛，磁力攪拌至均勻分散，向其中加入0.3mmoI十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和0.1mmol十二烷基硫酸鈉(SDS)混合表面活性劑，攪拌至溶解后，加入0.25mmol六水合氯化鎳；待溶解完全后，將溶液轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯內(nèi)襯中，再向溶液中加入0.3mmol的黃磷，然后把聚四氟乙烯內(nèi)襯密封到不銹鋼模具中，在密閉條件下由室溫開始加熱并在180°C加熱反應(yīng)16h，反應(yīng)結(jié)束自然冷卻至室溫，產(chǎn)物經(jīng)蒸餾水、無水乙醇、苯洗滌，真空60°C干燥4?6h得到花狀PbS/Ni2P復(fù)合材料。
【專利摘要】一種花狀PbS/Ni2P復(fù)合材料的制備方法，首先使用溶劑熱法制備出均一的花狀硫化鉛，將花狀硫化鉛、六水合氯化鎳、十六烷基三甲基溴化銨和十二烷基硫酸鈉混合表面活性劑、黃磷按一定的化學(xué)計量比，水熱處理，得到的產(chǎn)物真空干燥，制備出花狀PbS/Ni2P復(fù)合材料，花狀硫化鉛為磷化鎳提供了有效的三維空間，解決了磷化鎳納米粒子團聚導(dǎo)致催化性能較低的技術(shù)問題，本發(fā)明原料易得，制備工藝簡單。
【IPC分類】C01B25-08, B82Y40-00, B82Y30-00, C01G21-21
【公開號】CN104528812
【申請?zhí)枴緾N201410816729
【發(fā)明人】劉淑玲, 劉慧 , 朱建平, 仝建波, 尤艷雪
【申請人】陜西科技大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月24日