CN103936054B - 一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法 - Google Patents
一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103936054B CN103936054B CN201410164681.5A CN201410164681A CN103936054B CN 103936054 B CN103936054 B CN 103936054B CN 201410164681 A CN201410164681 A CN 201410164681A CN 103936054 B CN103936054 B CN 103936054B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- porous structure
- cupric sulfide
- synthetic method
- continuous nano
- sulfide powder
- 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.)
- Active
Links
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
本发明公开了一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法，将Ti-Cu非晶合金条带和腐蚀液一同置于密闭容器中，然后将密闭容器在90℃—130℃的温度下保温48—144小时，即可得到所需产物，所述腐蚀液为摩尔浓度为13mol/L—17mol/L的硫酸水溶液。本发明以Ti-Cu非晶合金为铜源，以硫酸为硫源，利用化学脱合金法制备出具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉末，该制备方法简单，制备条件易于控制，是一种高效经济的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有双连续纳米多孔结构粉体的制备方法，尤其涉及一种应用于催化领域的高孔隙率的纳米多孔硫化铜粉体的制备方法。
背景技术
硫化铜作为一种P型半导体，因其具有一定的催化活性、光致发光等特殊的物理、化学性能，在催化、太阳能电池、太阳辐射吸收器、光电转换开关、超导体、气敏传感器等领域有很大的应用潜力。目前可以得到的硫化铜纳米结构主要有纳米颗粒、纳米棒、纳米线、纳米管及纳米花等。其合成方法也多样，如化学沉积法、声化学法、水热法、微波辐射法和模板法等。就目前存在的合成方法而言，它们往往需要较高的反应温度、反应压力、较长的反应时间以及需要特定的反应装置，这些条件大大地限制了纳米硫化铜在实际生产中的应用，因此寻找反应条件温和，反应过程易于操作，应用范围广，成本低的硫化铜纳米材料的制备方法非常重要。纳米多孔材料因其特殊的结构而具有密度小、质量轻、比表面积大、力学性能高、阻尼性能好等特点，进而得到广泛关注。纳米多孔金属材料的制备方法有很多种，脱合金法由于其生产成本低，操作简便，且制得的纳米多孔金属具有孔径小而均匀，比表面积大等优势而成为近几年来应用比较广泛的方法之一。脱合金法是在合金组元间电极电位相差较大的条件下，合金组元中化学性质较活泼的元素在腐蚀液的作用下选择性溶解进入腐蚀液而留下化学性质较稳定元素的腐蚀过程。这种方法中所用的合金多为非晶态合金，与晶态合金相比，非晶合金中，各元素都是以固溶体状态存在，而且非晶态合金的性质可以随着合金中元素的改变而改变，另外，非晶态合金的成分易于调节。因此，非晶态合金的脱合金较晶态合金更有优势。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种以Ti-Cu非晶合金和硫酸为原料，通过化学脱合金法制备具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的方法，该制备方法的成本较低，整个反应过程易于操作，且反应条件容易实现。所得纳米多孔硫化铜有较好的光催化性能。
本发明的技术目的通过以下技术方案予以实现：
一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法，按照下述步骤进行：
首先(即步骤1)将Ti-Cu非晶合金条带和腐蚀液一同置于密闭容器中，所述腐蚀液是摩尔浓度为13mol/L—17mol/L的硫酸水溶液；
其次(即步骤2)将密闭容器在90℃—130℃的温度下，保温48—144小时后过滤分离即可。
所述步骤1中，Ti-Cu非晶态合金条带的合金成分按原子百分比计，Ti的含量为20％-50％，Cu的含量为50％-80％，优选Ti含量为20-30％，Cu含量为70-80％的条带；Ti-Cu非晶态合金是条带状的，其厚度为10μm-30μm，宽度为15mm-20mm。
所述步骤(1)中腐蚀液H2SO4溶液的摩尔浓度为15-16mol/L。
所述步骤(2)中保温温度为90℃—130℃，优选90-100℃。
所述步骤(2)中保温时间为48h—144h，优选48-72h。
利用本发明的技术方案在完成制备后，整个Ti-Cu非晶合金条带不含有金属钛，通过扫描电镜和XRD分析可知，整个Ti-Cu非晶合金条带中形成具有双连续纳米多孔结构的硫化铜。本发明制备了一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体材料，是一种新型结构的硫化铜，它有以下几方面的优势：(1)该硫化铜粉体制备方法的实施费用低，过程容易控制，操作简便，是一种高效经济的合成方法；(2)不需要高温煅烧即可获得结晶性较好硫化铜；(3)双连续纳米多孔结构具有较高的比表面积，有利于反应过程中电子及一切反应物的高效传输。
附图说明
图1为本发明制备硫化铜的微观形貌照片(扫描电子显微镜S4800，Hitachi Japan)。
图2为本发明制备硫化铜的XRD图(XRD测试仪器RIGAKU/DMAX2500，Japan)。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步说明。以非晶态Ti-Cu合金和硫酸水溶液为原料。其中Ti-Cu非晶合金的质量为0.1g，采用文献的方法进行制备(S.L.Zhu,J.L.He,X.J.Yang,Z.D.Cui,L.L.Pi,Ti oxide nano-porous surface structure prepared bydealloying of Ti-Cu amorphous alloy,Electrochemistry Communications 13(2011)250)；硫酸水溶液的体积为46ml。在完成保温之后进行过滤分离即可。
实施例1
(1)首先将一定量的条带状Ti20Cu80(钛和铜的原子百分含量分别为20％和80％)非晶合金修剪成长度为2-3cm的段，然后放入无水乙醇进行超声清洗并干燥，最后将其与腐蚀液一同置于密闭容器中，所述腐蚀液是摩尔浓度为15mol/L的硫酸水溶液。
(2)将密闭容器放在130℃干燥箱内，保温72小时。
实施例2
(1)首先将条带状Ti30Cu70(钛和铜的原子百分含量分别为30％和70％)非晶合金修剪成长度为2-3cm的段，然后放入无水乙醇进行超声清洗并干燥，最后将其与腐蚀液一同置于密闭容器中，所述腐蚀液是摩尔浓度为15mol/L的硫酸水溶液。
(2)将密闭容器放在90℃干燥箱内，保温48小时。
实施例3
(1)首先将条带状Ti40Cu60(钛和铜的原子百分含量分别为40％和60％)非晶合金修剪成长度为2-3cm的段，然后放入无水乙醇进行超声清洗并干燥，最后将其与腐蚀液一同置于密闭容器中，所述腐蚀液是摩尔浓度为13mol/L的硫酸水溶液。
(2)将密闭容器放在110℃干燥箱内，保温72小时。
实施例4
(1)首先将条带状Ti50Cu50(钛和铜的原子百分含量分别为50％和50％)非晶合金修剪成长度为2-3cm的段，然后放入无水乙醇进行超声清洗并干燥，最后将其与腐蚀液一同置于密闭容器中，所述腐蚀液是摩尔浓度为13mol/L的硫酸水溶液。
(2)将密闭容器放在100℃干燥箱内，保温48小时。
以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法，其特征在于，按照下述步骤进行：
步骤1，将Ti-Cu非晶合金条带和腐蚀液一同置于密闭容器中，所述腐蚀液是摩尔浓度为13mol/L—17mol/L的硫酸水溶液；
步骤2，将密闭容器在90℃—130℃的温度下，保温48—144小时后过滤分离即可；
所述步骤1中，Ti-Cu非晶态合金条带的合金成分按原子百分比计，Ti的含量为20％-50％，Cu的含量为50％-80％；Ti-Cu非晶态合金是条带状的，其厚度为10μm-30μm，宽度为15mm-20mm，在完成制备后，整个Ti-Cu非晶合金条带不含有金属钛，而形成具有双连续纳米多孔结构的硫化铜。
2.根据权利要求1所述的一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法，其特征在于，所述步骤1中，Ti-Cu非晶态合金条带的合金成分按原子百分比计，Ti含量为20-30％，Cu含量为70-80％。
3.根据权利要求1所述的一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法，其特征在于，所述步骤1中，腐蚀液H2SO4溶液的摩尔浓度为15-16mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法，其特征在于，所述步骤2中，保温温度优选90-100℃。
5.根据权利要求1所述的一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法，其特征在于，所述步骤2中，保温时间优选48-72h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410164681.5A CN103936054B (zh) | 2014-04-22 | 2014-04-22 | 一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410164681.5A CN103936054B (zh) | 2014-04-22 | 2014-04-22 | 一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103936054A CN103936054A (zh) | 2014-07-23 |
| CN103936054B true CN103936054B (zh) | 2015-08-26 |
Family
ID=51183979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410164681.5A Active CN103936054B (zh) | 2014-04-22 | 2014-04-22 | 一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103936054B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104628028A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-05-20 | 天津大学 | 用钛-铜非晶态合金制备纳米片团簇结构的硫化铜的方法及应用 |
| CN104817114B (zh) * | 2015-04-17 | 2016-09-14 | 山东大学 | 一种层状结构过渡金属硫族化合物纳米片的制备方法 |
| CN105148942B (zh) * | 2015-08-12 | 2017-10-17 | 天津大学 | 一种纳米多孔结构的硫化银‑硫化铜复合粉末的制备方法及应用 |
| CN105405672A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-03-16 | 天津大学 | 用非晶态合金制备CuS纳米片状团簇结构的方法及应用 |
| CN108063238A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-05-22 | 肇庆市华师大光电产业研究院 | 一种硫化铜/硫化钼二元复合电池负极材料的制备方法 |
| CN109894620A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-06-18 | 天津工业大学 | 三维双连通多孔铜原位生长Cu2-xS电极材料的制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1804122A (zh) * | 2005-12-08 | 2006-07-19 | 复旦大学 | 一种可移植超薄纳米孔金膜及其制备方法 |
| CN102320647A (zh) * | 2011-08-17 | 2012-01-18 | 北京科技大学 | 一种不同化学计量比的硫化铜纳米粉体的制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130052475A1 (en) * | 2011-08-23 | 2013-02-28 | Korea Institute Of Science And Technology | Method of fabricating porous film structure using dry processes and porous film structures fabricated by the same |
-
2014
- 2014-04-22 CN CN201410164681.5A patent/CN103936054B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1804122A (zh) * | 2005-12-08 | 2006-07-19 | 复旦大学 | 一种可移植超薄纳米孔金膜及其制备方法 |
| CN102320647A (zh) * | 2011-08-17 | 2012-01-18 | 北京科技大学 | 一种不同化学计量比的硫化铜纳米粉体的制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Fabrication of nanoporous copper by dealloying amorphous binary Ti-Cu alloys in hydrofluoric acid solutions;Zhenhua Dan et al.;《intermetallics》;20120522;第14-20页 * |
| Ti oxide nano-porous surface structure prepared by dealloying of Ti– Cu amorphous alloy;S.L. Zhu et al.;《Electrochemistry Communications》;20110104;第250-253页 * |
| 去合金化制备纳米多孔金属材料的研究进展;谭秀兰等;《材料导报 : 综述篇》;20090331;第23卷(第3期);第68-76页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103936054A (zh) | 2014-07-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103936054B (zh) | 一种具有双连续纳米多孔结构的硫化铜粉体的合成方法 | |
| Low et al. | Recent development of mixed transition metal oxide and graphene/mixed transition metal oxide based hybrid nanostructures for advanced supercapacitors | |
| Zhang et al. | Ti3+ self-doped black TiO2 nanotubes with mesoporous nanosheet architecture as efficient solar-driven hydrogen evolution photocatalysts | |
| Meng et al. | Trash to treasure: waste eggshells used as reactor and template for synthesis of Co9S8 nanorod arrays on carbon fibers for energy storage | |
| Li et al. | Ammonia-evaporation-induced synthetic method for metal (Cu, Zn, Cd, Ni) hydroxide/oxide nanostructures | |
| Chen et al. | Easy synthesis of BiVO4 for photocatalytic overall water splitting | |
| Cai et al. | Large-scale tunable 3D self-supporting WO3 micro-nano architectures as direct photoanodes for efficient photoelectrochemical water splitting | |
| Harilal et al. | Environment-modulated crystallization of Cu2O and CuO nanowires by electrospinning and their charge storage properties | |
| CN104941674A (zh) | 一种活性炭上负载磷化钴的催化剂及其制备方法和应用 | |
| Long et al. | Nano-CdS confined within titanate nanotubes for efficient photocatalytic hydrogen production under visible light illumination | |
| CN104911639B (zh) | 一种负载型银纳米网及其制备方法和应用 | |
| CN106048650A (zh) | 3d多孔电极的制备方法及其在电化学析氢反应中的应用 | |
| CN102965710A (zh) | 银和硫化镉纳米粒子共修饰二氧化钛纳米管阵列的制备 | |
| CN103086435A (zh) | 一种三氧化钼纳米棒的制备方法 | |
| CN104801325A (zh) | 光催化剂复合结构体及其制备方法 | |
| Soltani et al. | Sonochemical-driven ultrafast facile synthesis of WO3 nanoplates with controllable morphology and oxygen vacancies for efficient photoelectrochemical water splitting | |
| Hu et al. | Synthesis of Ag-loaded SrTiO 3/TiO 2 heterostructure nanotube arrays for enhanced photocatalytic performances | |
| CN103482674A (zh) | 一种氧化铜纳米线的制备方法及其在锂电负极中的应用 | |
| CN105148942B (zh) | 一种纳米多孔结构的硫化银‑硫化铜复合粉末的制备方法及应用 | |
| CN102534742A (zh) | 一种二氧化钛纳米薄膜复合材料及其恒电流制备方法 | |
| Makgopa et al. | Nanostructured metal oxides for supercapacitor applications | |
| CN105161319B (zh) | 二氧化钛纳米管阵列负载镍钴氧化物电极材料的制备方法 | |
| CN103570067B (zh) | 以蒸发结晶法制备铜钒氧纳米结构材料的方法 | |
| CN103145186A (zh) | 一种具有有序宏观结构的纳米多孔BiVO4及其制备方法 | |
| CN103334141B (zh) | 一种双稀土掺杂TiO2纳米管有序阵列的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | 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 |