一种块状纳米硫化铜的制备方法与流程

本发明涉及纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种块状纳米硫化铜材料的制备方法。

背景技术：

硫化铜纳米材料是一种铜硫族化物纳米材料，其为p型半导体材料，具有独特的光性能、电性能以及催化性能，在传感器、分子成像、药物输送、锂离子电池和光热治疗等领域有良好的应用前景以及应用市场。

目前硫化铜纳米材料的合成方法主要有：模板法，水热法，微乳液法，超声法，共沉淀法等。这些方法可以得到不同尺寸大小，不同形貌的硫化铜纳米材料。其中有些方法太过于复杂，时间长，并且具有一定的危险性。其中硫化铜纳米材料的合成原料主要有铜源和硫源以及使其反应的高分子化合物。其中高分子化合物主要有聚乙二醇、环糊精、聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基氯化铵等。这些高分子化合物可能会对环境不友好，最终可能会导致硫化铜的形貌以及亲水性较差。

因此，开发一种低成本和操作简单的方法合成纳米硫化铜，能够得到不同于其他硫化铜纳米材料形貌结构，对扩展硫化铜纳米材料的研究有很重要的意义。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种反应原料中高分子化合物无毒，对人体以及环境没有影响的块状纳米硫化铜材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种块状纳米硫化铜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：将奶粉和二水氯化铜溶于去离子水中，搅拌，使其充分溶解，制备氯化铜溶液；

步骤2)：将九水硫化钠溶于去离子水中，超声，使其溶解，制备硫化钠溶液；

步骤3)：在磁力搅拌的情况下，将硫化钠溶液滴加到氯化铜溶液中，滴加完成后，继续搅拌20～50分钟，然后放入烘箱内进行恒温保温，取出后，放入冰箱进行冷冻，冷冻成功后，采取冷冻干燥的方法得到固体粉末。

优选地，所述步骤1)中二水氯化铜、奶粉与去离子水的质量比为1：(0.1-5)：(50-500)。

优选地，所述步骤2)中九水合硫化钠与去离子水的质量比为1：(15-25)。

优选地，所述步骤3)中滴加的速度为0.03-0.07ml/l。

优选地，所述步骤3)中冷冻的时间为10-24小时。

优选地，所述步骤3)中冷冻干燥的温度为-41℃，时间为12-40小时。

本发明在合成过程中选用了奶粉作为反应物，奶粉中的蛋白质起到稳定反应过程和提供支承支架的作用。同时，蛋白质中的大量羧酸根离子对体系中的铜离子具有很强的亲和力，从而形成稳定的蛋白质-cu2t复合物。后续加入九水硫化钠之后，溶液迅速变成棕色，这说明已经成功形成了硫化铜纳米材料。

本发明制得的块状纳米硫化铜，在透射电镜下可见很多大小均一的方块，形貌良好。本发明适于大规模化的工业生产，具有良好的应用前景。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、反应所需要的原料常见，易得，并且没有有害性，高分子化合物只需要奶粉，而奶粉无毒、可实用、并且市场充足，简单易得，成本较低。

2、反应过程中未使用对人体、对环境有害的有机溶剂，其工艺简单，反应条件温和且不需要高温，安全性良好。

3、对所需要的设备要求很低，仅需要磁性搅拌器和烘箱，后期所使用的冰箱和冷冻干燥机可以更大程度的得到所需材料，不会像抽滤那样有一定的损失。

附图说明

图1为合成纳米硫化铜的图片；

图2为合成纳米硫化铜的透射电镜图片。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例1-4中所采用的奶粉购自光明乳业，为光明全脂奶粉。

实施例1

将0.3g的奶粉和0.3g的二水氯化铜放入100ml的烧杯中，加入30ml去离子水放在磁性搅拌器上进行搅拌，使其充分溶解。将5g的九水合硫化钠加到80ml去离子水中，进行超声溶解，得到硫化钠溶液。用1ml的一次性滴管将硫化钠溶液滴加到氯化铜溶液中，滴加速度为1滴/s，一共滴加10ml。滴加完成后，继续反应20分钟，然后将其放入烘箱内，四个小时恒温保温，之后取出，等溶液温度达到室温，将其放入冰箱中进行冷冻12小时。然后将其取出，用冷冻干燥机进行冷冻干燥24小时，最后得到黑色粉末。

合成的块状纳米硫化铜的透射电镜图片如图1、2所示。

实施例2

将0.6g的奶粉和0.2g的二水氯化铜放入100ml的烧杯中，加入100ml去离子水放在磁性搅拌器上进行搅拌，使其充分溶解。将5g的九水合硫化钠加到80ml去离子水中，进行超声溶解，得到硫化钠溶液。用1ml的一次性滴管将硫化钠溶液滴加到氯化铜溶液中，滴加速度为1滴/s，一共滴加10ml。滴加完成后，继续反应20分钟，然后将其放入烘箱内，四个小时恒温保温，之后取出，等溶液温度达到室温，将其放入冰箱中进行冷冻12小时。然后将其取出，用冷冻干燥机进行冷冻干燥30小时，最后得到黑色粉末。

实施例3

将0.05g的奶粉和0.3g的二水氯化铜放入100ml的烧杯中，加入30ml去离子水放在磁性搅拌器上进行搅拌，使其充分溶解。将5g的九水合硫化钠加到80ml去离子水中，进行超声溶解，得到硫化钠溶液。用1ml的一次性滴管将硫化钠溶液滴加到氯化铜溶液中，滴加速度为1滴/s，一共滴加10ml。滴加完成后，继续反应20分钟，然后将其放入烘箱内，四个小时恒温保温，之后取出，等溶液温度达到室温，将其放入冰箱中进行冷冻12小时。然后将其取出，用冷冻干燥机进行冷冻干燥24小时，最后得到黑色粉末。

实施例4

将1.2g的奶粉和0.3g的二水氯化铜放入100ml的烧杯中，加入120ml去离子水放在磁性搅拌器上进行搅拌，使其充分溶解。将5g的九水合硫化钠加到80ml去离子水中，进行超声溶解，得到硫化钠溶液。用1ml的一次性滴管将硫化钠溶液滴加到氯化铜溶液中，滴加速度为1滴/s，一共滴加10ml。滴加完成后，继续反应20分钟，然后将其放入烘箱内，四个小时恒温保温，之后取出，等溶液温度达到室温，将其放入冰箱中进行冷冻18小时。然后将其取出，用冷冻干燥机进行冷冻干燥40小时，最后得到黑色粉末。

技术特征：

1.一种块状纳米硫化铜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)：将奶粉和二水氯化铜溶于去离子水中，搅拌，使其充分溶解，制备氯化铜溶液；

步骤2)：将九水硫化钠溶于去离子水中，超声，使其溶解，制备硫化钠溶液；

步骤3)：在磁力搅拌的情况下，将硫化钠溶液滴加到氯化铜溶液中，滴加完成后，继续搅拌20～50分钟，然后放入烘箱内进行恒温保温，取出后，放入冰箱进行冷冻，冷冻成功后，采取冷冻干燥的方法得到固体粉末。

2.如权利要求1所述的块状纳米硫化铜的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中二水氯化铜、奶粉与去离子水的质量比为1：(0.1-5)：(50-500)。

3.如权利要求1所述的块状纳米硫化铜的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中九水合硫化钠与去离子水的质量比为1：(15-25)。

4.如权利要求1所述的块状纳米硫化铜的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中滴加的速度为0.03-0.07ml/l。

5.如权利要求1所述的块状纳米硫化铜的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中冷冻的时间为10-24小时。

6.如权利要求1所述的块状纳米硫化铜的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中冷冻干燥的温度为-41℃，时间为12-40小时。

技术总结
本发明公开了一种块状纳米硫化铜的制备方法，其特征在于，将奶粉和二水氯化铜溶于去离子水中，搅拌，使其充分溶解，制备氯化铜溶液；将九水硫化钠溶于去离子水中，超声，使其溶解，制备硫化钠溶液；在磁力搅拌的情况下，将硫化钠溶液滴加到氯化铜溶液中，滴加完成后，继续搅拌20～50分钟，然后放入烘箱内进行恒温保温，取出后，放入冰箱进行冷冻，冷冻成功后，采取冷冻干燥的方法得到固体粉末。本发明制得的块状纳米硫化铜，在透射电镜下可见很多大小均一的方块，形貌良好。本发明适于大规模化的工业生产，具有良好的应用前景。

技术研发人员：单晓茜;高颖;周勇;邓飞凡
受保护的技术使用者：上海应用技术大学
技术研发日：2020.09.16
技术公布日：2020.12.29