CN104692448B - Ag2S基化合物的动态载荷合成方法及其反应助剂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Ag₂S基化合物的动态载荷合成方法及其反应助剂，它以Ag、S单质为原料，采用Cu单质作为助剂促进反应的发生，制备得到Ag₂S基化合物。本发明首次公开了动态载荷合成Ag₂S基化合物的反应助剂Cu单质，促进原料Ag、S单质能够在机械力作用下反应生成Ag₂S基化合物，制备时间超短、工艺简单、对设备要求低、节能环保、适合规模化生产等优点，为Ag₂S基化合物的规模化制备和大规模应用奠定了良好的基础。

Description

Ag2S基化合物的动态载荷合成方法及其反应助剂

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种Ag₂S基化合物的动态载荷合成方法及其反应助剂。

背景技术

在材料科学领域，过渡金属硫化物因其具有特殊的光电性质及化学特性因其研究者广泛的兴趣。在众多过渡金属硫化物中，Ag₂S一直是受到人们广泛关注的物质之一。半导体Ag₂S材料是一种I-VI族的窄带隙半导体材料，具有较好的光电、热电性能，现已被广泛应用于光电池、红外检测器、快离子导体等领域。由于Ag₂S纳米粒子具有量子尺寸效应及表面效应，其不仅在光吸收、传感器、光催化等方面有着广阔的应用前景，而且近年来的研究发现纳米Ag₂S还具有很强的杀菌能力。

到目前为止，已经有很多合成Ag₂S的方法。如Motte等人利用反胶束合成了二维、三维有序排列的Ag₂S纳米颗粒。Parkin等人在室温下从液氨中合成了结晶的Ag₂S纳米颗粒。陆轻铱等人利用AgNO₃和硫脲在水溶液中形成一种不稳定的络合物，在室温下碱性溶液中经过缓慢分解，最终形成Ag₂S纳米棒束。还有一些制备Ag₂S的方法，如微乳法、溶胶凝胶离子植入技术、模板法、超声法、γ射线诱导法、有机金属前驱体法等等。这些在溶液中制备Ag₂S的方法，经常需要复杂的反应过程和严格的反应条件。更为遗憾的是，需要采用一些有毒的化学试剂，耗时耗能，污染环境。采用常规的长时间的高温熔融法制备则对设备要求苛刻，同时耗能，容易造成S的缺失，难以精确控制其成分。因此，寻求一种常温常压、简便节能、绿色环保、可精确控制成分及微结构的Ag₂S制备技术显得迫在眉睫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种Ag₂S基化合物的动态载荷合成方法及其反应助剂，制备过程超快速，可精确控制成分，工艺简单，对设备要求低，适宜规模化生产。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

Ag₂S基化合物的动态载荷合成方法的反应助剂，该反应助剂为Cu单质。

一种Ag₂S基化合物的动态载荷合成方法，它以Ag、S单质为原料，采用Cu单质作为助剂促进发生动态载荷合成反应，制备得到Ag₂S基化合物。

按上述方案，所述单质Ag、Cu、S之间的物质的量之比为2(1-x)：2x：1，其中x为0.02-0.10。

按上述方案，所述动态载荷合成反应的条件为：研磨，研磨速度优选为40-100r/min，使单质粉末反应物在机械力作用下诱发合成反应。

一种Ag₂S基化合物的动态载荷合成方法，具体包括如下步骤：

1)按化学计量比2(1-x)：2x：1称量单质粉末Ag、Cu、S粉，混合均匀，即为反应物，其中x为0.02-0.10；

2)动态载荷合成反应：对步骤1)所得反应物进行研磨，即得到Ag₂S基化合物。

按上述方案，步骤2)所述的研磨过程即为机械力诱导化学反应，并不需要刻意施加强力进行研磨，研磨平均速度40r/min以上即可，优选40-100r/min，属于机械作用力过程。

按上述方案，步骤2)所述的研磨时间视实际情况而定，Ag₂S颜色为灰黑色，Ag₂S基化合物的颜色也为灰黑色，故研磨时间根据反应物颜色完全转化为均一的灰黑色时，即确定为反应终点，研磨结束。当反应物的总量为5g时，通常以40-100r/min速度研磨20min，即可得到颜色均一的单相Ag₂S基化合物。

以上述内容为基础，在不脱离本发明基本技术思想的前提下，根据本领域的普通技术知识和手段，对其内容还可以有多种形式的修改、替换或变更。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

第一，本发明首次公开了一种Ag₂S基化合物的动态载荷合成方法及其反应助剂，该反应助剂为Cu单质，在以Cu单质的作用下，原料Ag、S单质能够通过研磨等动态载荷方法反应生成Ag₂S基化合物；

第二，本发明中的Ag₂S基化合物的动态载荷合成方法，具有制备时间超短(制备周期由过去的几十小时缩短到几分钟至几十分钟内)、工艺简单、能精确控制成分及微结构、对设备要求低、节能环保、适合规模化生产等优点，为Ag₂S基化合物的规模化制备和大规模应用奠定了良好的基础。

附图说明

图1为对比例步骤2)后产物的XRD图谱。

图2为实施例1步骤2)产物的XRD图谱。

图3为实施例1步骤2)产物的FESEM照片。

图4为实施例2步骤2)产物的XRD图谱。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

对比例

本对比例中仅以Ag、S单质为原料，不采用Cu单质作为反应助剂，尝试动态载荷合成反应制备Ag₂S化合物，具体步骤如下：

1)按Ag₂S中元素Ag和S的化学计量比2:1称量Ag粉和S粉作为原料，将Ag粉和S粉混合均匀后称取5g作为反应物；

2)将将步骤1)所得反应物置于SFM-8型玛瑙钵碾磨机上的玛瑙研钵中，用药勺预拌匀，研钵转速为10rpm，研棒以最高转速90r/min的速度研磨反应物粉体20min后停止研磨。

对对比例步骤2)后产物进行物相分析，由图1可知，产物为Ag和S单质，未见到Ag2S化合物生成，由此可以证明：在室温下，仅以Ag、S单质作为反应物，采用研磨不能制备Ag₂S化合物。也就是说，仅以Ag、S单质作为反应物，在反应不添加助剂的条件下，不能通过简单的研磨发生动态载荷合成反应制备Ag₂S化合物。

实施例1

Ag₂S基化合物的动态载荷合成方法的反应助剂，该反应助剂为Cu单质。

一种Ag₂S基化合物的动态载荷合成方法，它以Ag、S单质为原料，采用Cu单质作为助剂促进发生动态载荷合成反应，制备得到Ag₂S基化合物。其中，单质Ag、Cu、S之间的物质的量之比为2(1-x)：2x：1，Ag₂S基化合物的化学组成为Ag_2(1-x)Cu_2xS，其中x为0.02-0.10，本实施例中x的取值分别为0.02和0.10，具体制备步骤如下：

1)按化学计量比2(1-x)：2x：1称取Ag粉、Cu粉、S粉作为反应物，总量为5g；

2)将反应物置于SFM-8型玛瑙钵碾磨机上的玛瑙研钵中，用药勺预拌匀，研钵转速为10rpm，研棒以40r/min的速度研磨反应物粉体20min后停止研磨，此时反应物颜色已经转化为均匀一致的灰黑色，即得到Ag₂S基化合物。

对实施例1步骤2)后产物进行物相分析，由图2可知，产物为Ag₂S基化合物单相。由此可以证明：在室温下，以Ag、S单质作为原料，在反应助剂Cu的作用下，简单研磨即能制备Ag₂S基化合物，即发生动态载荷合成反应制备单相Ag₂S基化合物。

图3为实施例1步骤2)后产物的场发射扫描电镜照片，由图3可以看出，颗粒主要表现为两种形貌，一种为球形，另一种为片状，片状占极少部分，应该是压力下碾平所致。

实施例2

一种Ag₂S基化合物的动态载荷合成方法，采用不同的动态载荷进行制备，具体步骤如下：

1)按化学计量比1.96：0.04：1称取Ag粉、Cu粉、S粉混合均匀，所得混合物分别称量三份作为反应物，每份5g，编号分别为A、B、C；

2)将反应物A、B、C样品分别置于SFM-8型玛瑙钵碾磨机上的玛瑙研钵中，用药勺预拌匀，研钵转速为10rpm；

A样品研棒转速设为40r/min，B样品研棒转速设为60r/min，C样品研棒转速设为90r/min，均研磨20min，此时反应物颜色已经转化为均匀一致的灰黑色，停止研磨，均得到Ag₂S基化合物。

对实施例2步骤2)后样品A、B、C所制备的产物进行物相分析，如图4所示，均为很好的Ag₂S基化合物单相，化学组成为Ag_1.96Cu_0.04S，由此可见，采用不同的动态载荷均能够制备出目标产物，可操作性强。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.Cu单质作为反应助剂在Ag₂S基化合物的动态载荷合成方法中的应用，所述动态载荷为研磨，研磨速度为40-100 r/min。

2.一种Ag₂S基化合物的动态载荷合成方法，其特征在于它以Ag、S单质为原料，采用Cu单质作为助剂促进发生动态载荷合成反应，制备得到Ag₂S基化合物；所述动态载荷合成反应的条件为研磨，研磨速度为40-100 r/min。

3.根据权利要求2所述的一种Ag₂S基化合物的动态载荷合成方法，其特征在于所述单质Ag、Cu、S之间的物质的量之比为2(1-x)：2x：1，其中x为0.02-0.10。