一種硫化鋅-石墨烯納米復合材料的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及裡離子用電池復合材料W及光電器件設計領域，具體設及一種硫化 鋒-石墨締納米復合材料的制備方法。
【背景技術】
[0002] 2004年，Geim等從石墨中成功地剝離得到單層石墨締，由此掀起了對石墨締的全 面研究。石墨締是一種僅有單原子層厚度的蜂窩狀二維碳質新材料，具有優異的電、力和熱 等性質及高比表面積，場發射、氣體傳感器、生物傳感器、場效應晶體管、透明電極、催化劑 載體或電池等領域有潛在的巨大應用價值。
[0003] 另外，金屬硫化物具有奇特的光學、電學、磁學、力學W及催化等性能，在太 陽能電池、半導體激光器、光存儲器、光電導器件、光開關、表面聲波器件、光電子器件 緩沖層、巧光標記、生物檢測、免疫分析等方面有廣闊的應用前景，成為材料學家和化 學家熱切關注的領域之一。ZnS是重要的寬禁帶(禁帶寬帶為3. 7eV)、直接帶隙族 i- 族半導體材料，是迄今為止粉末電致發光的最佳基質，光傳導性好，在可見光及紅外 范圍內的分散度低，且又是多種粒子的高效基質，具有熱紅外透明性、巧光和憐光等獨特的 光物理特性，在光致發光和電致發光器件、太陽能電池、紅探外測器和激光器等領域有著重 要的用途，應用十分廣泛。
[0004] 當石墨締包覆在半導體納米材料表面形成半導體/石墨締納米復合材料時，石墨 締具有優異的電子傳輸特性，可W作為二維網絡結構的電子收集者和運輸者接收和輸送半 導體產生的光致電子，大大減少電子-空穴對的復合幾率，從而提高復合材料的光催化活 性。將硫化鋒納米材料與石墨締復合能夠充分發揮二者的優異特性。運類材料不僅利用了 半導體納米材料的優點，對光電具有敏感性，而且還利用了石墨締的特性，在改變半導體的 粒徑大小和粒徑分布、控制材料的電子傳輸性、提高材料的光電轉換效率、增加半導體的穩 定性W及增強材料的力學性能等方面發揮作用。
[0005] 其中，硫化鋒納米粒子的形貌、粒徑大小對其光電性能有重要影響。目前，較多的 文獻是通過一步或兩步液相法制備硫化鋒/石墨締復合材料。但是該種方法過程復雜，所 需原料種類繁多，影響因素多，不適合擴大化生產。因此，發明一種簡單易行的方法制備高 度均勻分散硫化鋒/石墨締復合材料備受關注，在保證石墨締片層間不團聚的前提下，使 硫化鋒納米顆粒能夠均勻分散在石墨締片層上。

【發明內容】

[0006] 本發明提供了一種電荷傳遞電阻很小，具有較好的電化學電容特性和巧光巧滅特 性的一種硫化鋒-石墨締納米復合材料的熱分解制備方法，該方法工藝和合成設備簡單， 合成周期短，易于實現工業化生產。
[0007] 本發明的目的是通過W下技術方案實現：一種硫化鋒-石墨締納米復合材料的制 備方法，其特征是，包括W下步驟： (1) 鋒-琉基配合物的制備：將含硫配體與鋒鹽溶于適量去離子水或有機溶劑中混合 反應，含硫配體與鋒鹽呈均勻分散，充分反應，磁力攬拌30~60min,再依次用有機溶劑、 去離子水離屯、洗涂1~3次，收集乳白色沉淀，真空干燥10~30h得到鋒-琉基配合物； (2) 燒結體的制備：稱取一定量的鋒-琉基配合物，平鋪在磁舟底部，置于水平的真空 燒結爐中燒結，真空燒結爐中充氮在氮氣保護下，控制燒結溫度及燒結時間，自然冷卻到室 溫，得到表面附有白色粉末(未被石墨締包覆的硫化鋒晶體）的黑色固體，稱此物質為燒結 體； (3) 酸處理：把燒結體浸于酸溶液中浸泡一段時間后，過濾，烘干，得到硫化鋒-石墨 締納米復合材料，得到的硫化鋒-石墨締納米復合材料具有較好的電化學電容特性和巧光 巧滅特性，電荷傳遞電阻很小，可用在裡離子電池電極材料和光電器件的設計上。
[0008] 優選的是，所述含硫配體為琉基苯并嚷挫、琉基乙醇、十二烷基硫醇中的一種。
[0009] 優選的是，所述鋒鹽為化化、ai(N〇3)2、ZnS〇4、Zn(CH3C00)2中的一種。
[0010] 優選的是，含硫配體與鋒鹽物質的量比為2:1。
[0011] 優選的是，所述有機溶劑是甲醇、乙醇、乙二醇、異丙醇、乙酸、二甲基甲酯胺中的 一種。
[0012] 優選的是，燒結溫度為400~600 °C，燒結時間為1~5h。
[0013] 優選的是，燒結體溶于酸溶液中浸泡10~40min,酸溶液體積分數為5%~20%， 酸溶液可W溶解掉未被石墨締包覆的硫化鋒，使硫化鋒-石墨締納米復合材料粒徑和形狀 更加均勻。
[0014] 優選的是，所述酸溶液是鹽酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液、憐酸溶液中的一種。
[0015] 優選的是，硫化鋒-石墨締納米復合材料為形狀、大小均勻的球狀顆粒，具有石墨 締包覆硫化鋒的核殼結構，核殼結構微粒小于50nm。
[0016] 本發明所達到的有益效果：本發明采用化學沉淀法和熱分解法同步制備硫化 鋒-石墨締納米復合材料，先利用化學沉淀法，讓含琉基有機物與鋒鹽反應，生成鋒-琉基 配合物沉淀，再經過灼燒、酸洗，得到目標產物。該方法具有工藝和合成設備簡單，合成周期 短的特點，產品同一性好，易于實現工業化生產。
[0017] 1、本發明所述一種硫化鋒-石墨締納米復合材料的制備方法通過由鋒-琉基配合 物作為單一前驅體，通過改進的熱分解方法，使得石墨締和硫化鋒同步生成，簡化了合成步 驟，同時石墨締包覆硫化鋒，并限制硫化鋒顆粒的增長，通過酸的處理，可W使未包覆的硫 化鋒溶解，使得硫化鋒-石墨締納米復合材料粒徑和形貌更加均勻，粒徑在50nmW內。
[0018] 2、在電化學方面，所述一種硫化鋒-石墨締納米復合材料的制備方法通過石墨締 片對硫化鋒的包覆，避免了硫化鋒納米顆粒的團聚，增加硫化鋒納米顆粒的分散性，擴大了 與電解液接觸面積，使硫化鋒的活性反應點增多，增加硫化鋒-石墨締納米復合材料電化 學活性。
[0019] 3、在光學方面，所述一種硫化鋒-石墨締納米復合材料的制備方法通過硫化 鋒-石墨締納米復合材料的核殼結構使得硫化鋒和石墨締之間，存在獨特的通道，電子和 能量的轉移效率很高，所W復合材料具有強的巧光巧滅現象，可W用在光電器件的設計上。
【附圖說明】
[0020] 圖1為實施例1W琉基苯并嚷挫為配體制備得到的燒結體（a)和酸處理樣品化） 的XRD衍射圖； 圖2為實施例1W琉基苯并嚷挫為配體制備得到的燒結體（a)和酸處理樣品化）的巧 光光譜圖； 圖3為實施例1W琉基苯并嚷挫為配體得到的硫化鋒-石墨締納米復合材料經過酸處 理后的TEM圖； 圖4為實施例1在10mV1掃描速度下W琉基苯并嚷挫為配體制備硫化鋒-石墨締 納米復合材料的循環伏安曲線。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合附圖對本發明作進一步描述。W下實施例僅用于更加清楚地說明本發明 的技術方案，而不能W此來限制本發明的保護范圍。
[0022] 一種硫化鋒-石墨締納米復合材料的制備方法，其特征是，包括W下步驟： (1) 鋒-琉基配合物的制備：將含硫配體與鋒鹽物質的量比為2:1溶于適量去離子水 或有機溶劑中混合反應，所述含硫配體為琉基苯并嚷挫、琉基乙醇、十二烷基硫醇中的一 種，所述鋒鹽為化〇2、化(N03)2、化S〇4、化(CH3C00)2中的一種，所述有機溶劑是甲醇、乙醇、 乙二醇、異丙醇、乙酸、二甲基甲酯胺中的一種，磁力攬拌30~60min,再依次用有機溶劑、 去離子水離屯、洗涂1~3次，收集乳白色沉淀，真空干燥10~30h得到鋒-琉基配合物； (2) 燒結體的制備：稱取一定量的鋒-琉基配合物，平鋪在磁舟底部，置于水平的真空 燒結爐中燒結，真空燒結爐中充氮，在氮氣保護下，燒結溫度為400~600 °C，燒結時間為 1~5h，自然冷卻到室溫，得到表面附有白色粉末(未被石墨締包覆的硫化鋒晶體）的黑色 固體，稱此物質為燒結體； (3) 酸處理：燒結體溶于酸溶液中浸泡10~40min,酸溶液體積分數為5%~20%， 所述酸溶液是鹽酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液、憐酸溶液中的一種，過濾，烘干，得到硫化 鋒-