[发明专利]多壁碳纳米管/AgBiS2半导体纳米粒子杂化材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米杂化材料技术领域，具体涉及一种多壁碳纳米管/AgBiS₂半导体纳米粒子杂化材料及其制备方法。

背景技术

随着科技的不断发展，科研工作已不再局限于研究单一物质的性质。近年来，科研工作者在碳纳米管表面修饰了各种有机、无机和生物材料等纳米杂化材料，杂化材料表现出的独特的物理化学性质，已引起了国际上广泛的关注。AgBiS₂作为一种半导体纳米材料，在线性、非线性光学以及光电化学仪器方面有着重要的应用，而碳纳米管本身也具有独特的光学、热学和电学等性能。本发明首创性地在多壁碳纳米管表面原位修饰上AgBiS₂纳米粒子，以期得到性能更佳的纳米杂化材料。

在碳纳米管表面修饰纳米粒子通常需要对碳管事先用浓酸进行氧化处理或者在碳管表面修饰聚电解质或表面活性剂，实验步骤比较复杂，有的还容易造成碳纳米管的表面缺陷增加。为了更加简便有效地将纳米粒子修饰到碳纳米管表面，本发明通过选择适当的溶剂和配位剂，使得AgBiS₂纳米粒子较为均匀的原位沉积在碳纳米管表面，多壁碳纳米管没有用浓酸进行深度的氧化处理，且没有在碳管表面用聚电解质或表面活性剂进行修饰，原料易得，成本低廉，操作简单，适于大规模工业生产应用。

发明内容

为克服上述背景技术提到的缺陷，本发明旨在提供一种多壁碳纳米管/AgBiS₂半导体纳米杂化材料及其制备方法，该方法对环境污染小，制备步骤简单，便于大规模工业生产，同时所制备的纳米材料具有较好的分散性。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多壁碳纳米管/AgBiS₂半导体纳米杂化材料，是在碳纳米管上包覆半导体纳米粒子，其特征在于，所述碳纳米管为多壁碳纳米管(MWCNT)，所述半导体纳米粒子为三元硫属半导体纳米粒子AgBiS₂。

上述多壁碳纳米管/AgBiS₂半导体纳米杂化材料的制备的具体步骤如下：

本发明所述的多壁碳纳米管/AgBiS₂的制备原理是采用乙二醇(或二甘醇)和丙三醇作为溶剂和还原剂，氨基硫脲作为还原剂和配位剂在高温高压环境下将金属离子还原，并利用纳米粒子高的表面能和亲水溶剂体系适当的粘度，使其在多壁碳纳米管表面均匀地原位沉积上AgBiS₂半导体纳米粒子，采用的具体方法是溶剂热法。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明的碳纳米管不需要用浓氧化性酸处理，碳纳米管的结构和性能的完整性得以很好的保护，也不必在碳纳米管表面预修饰聚合物或表面活性剂，并且还是首次将半导体AgBiS₂纳米粒子修饰在碳纳米管上，具有操作简单、原料成本低廉和易得等诸多优点，适合工业化大生产与实际应用；

本发明所述多壁碳纳米管和半导体纳米材料都具有优良的光学性能，将半导体纳米材料修饰在多壁碳纳米管上，使得多壁碳纳米管的荧光特性大大增强，并且，碳纳米管和半导体纳米粒子均具有良好的光限幅性能，可应用于非线性光学研究上，所得纳米杂化材料有望用作激光防护材料；

本发明采用的溶剂体系为亲水体系，所制备的纳米杂化材料表面包覆了一层多元醇薄膜，使其具有良好的亲水性，能稳定地分散在水中，因而解决了多壁碳纳米管在水中分散不稳定的缺点，优化了材料的性能。

附图说明

图1为实施例1所制备的MWCNT/AgBiS₂纳米杂化材料的XRD图。

图2为实施例1所制备的MWCNT/AgBiS₂纳米杂化材料的场发射扫描电镜图(FESEM)。

图3为实施例2所制备的MWCNT/AgBiS₂纳米杂化材料的XRD图。

图4为实施例2所制备的MWCNT/AgBiS₂纳米杂化材料的场发射扫描电镜图(FESEM)。

图5为实施例3所制备的MWCNT/AgBiS₂纳米杂化材料的XRD图。

图6为实施例3所制备的MWCNT/AgBiS₂纳米杂化材料的场发射扫描电镜图(FESEM)。

图7为实施例4所制备的MWCNT/AgBiS₂纳米杂化材料的XRD图。