[发明专利]一种制备Cu-Zn-Sn-S纳米空心球的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机化学领域，涉及一种纳米空心球，特别涉及一种制备Cu-Zn-Sn-S纳米空心球的方法。

背景技术

纳米空心球是一种新的纳米结构，它由厚度在纳米尺度的壳层及由壳层包覆的内部空间构成。纳米空心球具有优异的热学、声学、光学和电学性能，运用前景广阔。

Cu-Zn-Sn-S纳米材料是一种新型的无机功能材料，在太阳能电池，光催化制氢，锂电池等方面均具有特殊性能，广泛应用于光电器件、光催化剂等领域。近年来，Cu-Zn-Sn-S纳米结构引起了越来越多学者的兴趣，特别是对于各种不同形貌量子点纳米结构的制备和控制；例如，欧洲皇家化学会的《能源与环境科学》(EnergyEnviorn.Sci.,2012，5,8564)报道了Cu₂ZnSn(Se,S)₄纳米颗粒的制备方法，并讨论了该方法的机理，然而该文献的方法只适用于制备Cu₂ZnSn(Se,S)₄纳米颗粒，并且该制备方法需要在高温下反应，不利于工业推广。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种工艺简单，可工业推广的制备Cu-Zn-Sn-S纳米空心球的方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

制备Cu-Zn-Sn-S纳米空心球的方法，包括以下步骤：

Stp1：配制氯化亚铜和硫代乙酰胺的混合水溶液，控制溶液中氯化亚铜和硫代乙酰胺的摩尔比为1：48～52，硫代乙酰胺在水溶液中的浓度0.38-0.42mol/L；

Stp2：配制氯化锡和硫代乙酰胺的混合水溶液，控制溶液中氯化锡和硫代乙酰胺的摩尔比为1:4.5-5，硫代乙酰胺在水溶液中的浓度0.38-0.42mol/L；

Stp3：配制氯化锡和硫代乙酰胺的混合水溶液，控制溶液中氯化锡和硫代乙酰胺的摩尔比为1:0.5-0.6，硫代乙酰胺在水溶液中的浓度0.12-0.15mol/L；

Stp4：按体积份取Stp1的混合溶液4.5-5.5份，Stp2的混合溶液4.5-5.5份，Stp3的混合溶液14-16份并混合搅拌；

Stp5：离心Stp4的反应液体，干燥得产品。

本发明制备Cu-Zn-Sn-S纳米空心球的方法，首先分别配制含Cu⁺，Zn²⁺，Sn⁴⁺的混合溶液，溶液中Cu⁺，Zn²⁺，Sn⁴⁺与硫代乙酰胺在水溶液中形成络合物，当三种反应前驱物混合以后，在充分搅拌的情况下，S^2-释放出来，与金属正离子形成晶核，然后逐渐长大成为小颗粒状晶粒，小颗粒在晶体间相互作用下形成自组装的Cu-Zn-Sn-S纳米空心结构。

作为本发明制备Cu-Zn-Sn-S纳米空心球方法的优选，Stp1、Stp2或Stp3制备混合溶液时首先将原材料加入水中，然后以180-220r/min的速度搅拌10-30min。

作为本发明制备Cu-Zn-Sn-S纳米空心球方法的另一种优选，Stp4混合搅拌时搅拌速度为180-220r/min，搅拌时间为1.5-2.5h。

作为本发明制备Cu-Zn-Sn-S纳米空心球方法的进一步优选，Stp5离心时转速为8000～12000r/min。

本发明还提供利用上述制备Cu-Zn-Sn-S纳米空心球的方法所制得的Cu-Zn-Sn-S纳米空心球。

作为本发明Cu-Zn-Sn-S纳米空心球的优选，所述纳米空心球由直径为3-7nm的颗粒构成，其平均直径为170-230nm。

作为本发明Cu-Zn-Sn-S纳米空心球的进一步优选，所述纳米空心球中Cu、Zn、Sn、S的摩尔比为0.01-0.04：1：0.24-0.26：1.505-1.52。

本发明的有益效果在于：