专利名称：一种树枝状硫纳米结构的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种树枝状硫纳米结构的制备方法。
背景技术：
非金属元素硫是典型的电子和离子绝缘体，硫元素的氧化数可以从_2到+7，假设 每个硫原子电子转移数为2，利用Li2S和S之间的可逆变换，可广泛应用于Li/S 二次电池。 其比容量高达1675mAh/g，理论电压2. 287V，理论能量密度达3824Wh/kg，是目前所了解的 正极材料中比容量最高的。最近，大量的硫纳米材料被制备出来，包括纳米带、纳米线、纳米棒和空心硫微球。 作为一种特殊的超分子结构，树枝状纳米结构有许多特性，如大的表面面积，极好的连通性 等，制备树枝状纳米粒子并把其引入材料制造业将获益匪浅。树枝状纳米结构作为一种一 维纳米结构的复杂结构，是一种等级结构，在细胞质基因、生物传感器和催化剂方面有潜在 的应用。一般在非平衡态的生长过程中可以观察到树枝状结构。树枝状硫纳米结构可作为模版和反应介质，用于合成其它无机树枝状硫化物纳米 材料，如CuS、CdS、CdS、ZnS和PbS等。这类材料可广泛用于太阳能电池、光水解制氢、传感 器等诸多领域。但目前尚无简单有效的树枝状硫纳米结构的制备方法。
发明内容
本发明目的就是提供一种树枝状硫纳米结构的制备方法，该方法设备简单，能耗 低，适合大规模生产；同时用该法制备的树枝状硫纳米结构可作为模版和反应介质用于合 成其它无机树枝状硫化物纳米材料，如CuS、CdS、CdS、ZnS和PbS等，合成步骤少，操作简单， 制得物性能优良。本发明实现其发明的目所采用的技术方案是一种树枝状硫纳米结构的制备方 法，其具体作法是a、配制混合溶液配制五水硫代硫酸钠的浓度为0. 1-0. 125mol/L、六水合硝酸锌、六次甲基四胺浓 度相同且范围为0. 00625-0. 007mol/L的混合溶液；b、加热取混合溶液于100_150°C下保温2-2. 5小时；C、超声过滤将b步反应后所得的溶液超声5-8分钟，过滤，取滤液滴在透射电镜专用的喷碳铜 网上，干燥后即得。与现有技术相比，本发明的有益效果是本发明采用液相沉淀法，以无机盐为硫源，以六次甲基四胺作稳定剂，硝酸锌提供 H+,在100-150°C下反应S2 032_+H+ —HS03_+S丨。同时，六次甲基四胺分子作为表面活性剂 对沉淀的硫进行包覆，使其按照非平衡态的生长过程，形成稳定的树枝状纳米结构。
本发明方法在低温液态下反应，操作简单，反应温和，耗能小，对设备无特殊要求，适合大规模生产。实验证明，制得的树枝状硫纳米结构漂亮，为不含杂质的纯硫，树枝的直 径在50-100纳米左右。制得的树枝状硫纳米结构，可为其它硫化物提供树枝状模板，直接合成CuS、CdS、ZnS和PbS等树枝状纳米结构。合成完成后不需进行去掉模板的反应操作，既使其制备过程 简单，也使制得物的结构确定、可控，性能稳定。这些树枝状硫及硫化物纳米结构具有广泛 的用途，如用作高比容量的Li/S电池的树枝状纳米正极材料、太阳能电池、光解水制氢等。下面结合附图和具体的实施方式，对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例一制备的树枝状硫纳米结构的透射照片(TEM)。图2是本发明实施例一制备的树枝状硫纳米结构的能谱分析照片(EDAX)。图3是本发明实施例二制备的树枝状硫纳米结构的透射照片(TEM)
具体实施例方式实施例一一种树枝状硫纳米结构的制备方法，其具体作法是a、配制混合溶液配制五水硫代硫酸钠的浓度为0. lmol/L、六水合硝酸锌、六次甲基四胺浓度均为 0. 00625mol/L的混合溶液；b、加热取混合溶液于100 V下保温2小时；C、超声过滤将b步反应后所得的溶液超声5分钟，过滤，取滤液滴在透射电镜专用的喷碳铜网 上，干燥后即得。图1是本发明实施例一制备的树枝状硫纳米结构的透射照片(TEM)，由图1可见， 所得产物为树枝状纳米结构，可以清晰的看到“树干、树枝、树叶”，尺寸均在50-100纳米左
右ο图2是本发明实施例一制备的树枝状硫纳米结构的能谱分析照片(EDAX)，从图中 可以看出除了铜网碳膜带来的杂峰外，为纯硫；图1、2说明本例的制得物确实是一种硫纳米树枝状结构。实施例二本例的具体作法是a、配制混合溶液配制五水硫代硫酸钠的浓度为0. llmol/L、六水合硝酸锌、六次甲基四胺浓度均为 0. 00625mol/L的混合溶液；b、加热取混合溶液于100°C下保温2. 5小时；C、超声过滤
将b步反应后所得的溶液超声8分钟，过滤，取滤液滴在透射电镜专用的喷碳铜网上，干燥后即得。图2是本发明实施例二制备的树枝状硫纳米结构的透射照片(TEM)，由图2可见， 所得产物为树枝状纳米结构，可以清晰的看到“树干、树枝、树叶”。实施例三本例的具体作法是a、配制混合溶液配制五水硫代硫酸钠的浓度为0. 125mol/L、六水合硝酸锌、六次甲基四胺浓度均 为0. 007mol/L的混合溶液；b、加热取混合溶液于150°C下保温2. 5小时；C、超声过滤将b步反应后所得的溶液超声6分钟，过滤，取滤液滴在透射电镜专用的喷碳铜网 上，干燥后即得。实施例四本例的具体作法是a、配制混合溶液配制五水硫代硫酸钠的浓度为0. llmol/L、六水合硝酸锌、六次甲基四胺浓度均为 0. 00650mol/L的混合溶液；b、加热取混合溶液于120°C下保温2. 3小时；C、超声过滤将b步反应后所得的溶液超声8分钟，过滤，取滤液滴在透射电镜专用的喷碳铜网 上，干燥后即得。
权利要求
一种树枝状硫纳米结构的制备方法，其具体作法是a、配制混合溶液配制五水硫代硫酸钠的浓度为0.1-0.125mol/L、六水合硝酸锌、六次甲基四胺浓度相同且范围为0.00625-0.007mol/L的混合溶液；b、加热取混合溶液于100-150℃下保温2-2.5小时；c、超声过滤将b步反应后所得的溶液超声5-8分钟，过滤，取滤液滴在透射电镜专用的喷碳铜网上，干燥后即得。
全文摘要
一种树枝状硫纳米结构的制备方法，其具体作法是a、配制五水硫代硫酸钠的浓度为0.1-0.125mol/L、六水合硝酸锌、六次甲基四胺浓度相同且范围为0.00625-0.007mol/L的混合溶液；b、取混合溶液于100-150℃下保温2-2.5小时；c、将b步反应后所得的溶液超声5-8分钟，过滤，取滤液滴在透射电镜专用的喷碳铜网上，干燥后即得。该方法设备简单，能耗低，适合大规模生产；同时用该法制备的树枝状硫纳米结构可作为模版和反应介质用于合成其它无机树枝状硫化物纳米材料，如CuS、CdS、CdS、ZnS和PbS等，合成步骤少，操作简单，制得物性能优良。
文档编号B82B3/00GK101811673SQ20101018105
公开日2010年8月25日 申请日期2010年5月24日 优先权日2010年5月24日
发明者杨峰, 赵勇 申请人:西南交通大学