一种树枝状硫纳米结构的制备方法.pdf

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。

1.  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。

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℃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℃下反应：S₂O₃^2-+H⁺→HSO₃^-+S↓。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。
附图说明
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0.1mol/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℃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。
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0.11mol/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℃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℃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0.11mol/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℃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。