[发明专利]一种线缆形多级结构CuS微纳米材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种线缆形多级结构CuS微纳米材料及其制备方法，属于微纳米材料合成领域。本发明以价格低廉的铜源、硫源作为反应原料，采用简单的水热法通过调节反应参数制备出一种CuS微纳米材料。本发明原料易得，工艺简便，成本较低，适合批量化生产，应用前景广阔。制备出的CuS微纳米材料形貌特征鲜明，具有独特的线缆形多级结构，在环保、传感、新能源等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于微纳米材料合成领域，尤其是一种线缆形多级结构CuS微纳米材料及其制备方法。

背景技术

作为一种新型的微纳米半导体材料，CuS以其独特的化学、光学及光电转换等性能，在环保、医疗、生物、能源等领域具有广泛的应用前景。如在锂离子电池方面，CuS的电导率为10^-3S·cm^-1，理论容量高达560mAh g^-1，放电平台较平坦，稳定性好，因此，CuS经常被用作锂离子电池电极材料。在生物医药领域，CuS微纳米材料广泛用于包括透皮给药、医学影像等。另外，CuS微纳米材料在基于电极表面负载导体或者半导体材料的非酶传感器上及在类芬顿催化降解、光催化降解废水处理上也都受到极大的关注。

CuS微纳米材料及其复合材料的制备及应用诸多报道。如中国专利CN201911338960.8报道了一种含有CuS疏水层的GaAs太阳电池及其制备方法，一方面CuS具有较好的疏水性，可以防止GaAs与水的接触，减少石墨烯在转移过程中引入的缺陷数量，提高载流子的寿命。另一方面，CuS具有较高的空穴迁移能力，同时对电子的运输起到一定的阻挡作用，这样有利于将光生的空穴和电子分开，减少光生电流的损失，提高电池的开路电压。中国专利CN202011335332.7将少层二维MXene与纳米CuS通过层层自组装抽滤法制备出三明治结构的MXene/CuS导电薄膜电极材料，然后以聚乙烯醇和硫酸为原料制备凝胶电解质，组合成固态电解质柔性自支撑对称超级电容器。综上，不同纳米结构的CuS在各方面有泛应用。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种线缆形多级结构CuS微纳米材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种线缆形多级结构CuS微纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将0.01～0.04mol/L的铜源溶于去离子水，配制成溶液A；

2)将0.01～0.02mol/L的硫源溶于去离子水，配制成溶液B；

3)将溶液A和溶液B按照体积比1：(0.2～1)混合，并搅拌10～30分钟；

4)将上述混合液转移至反应釜中进行水热反应；

5)反应结束后，将反应产物洗涤、干燥，得到线缆形多级结构的CuS微纳米材料。

进一步的，在步骤1)中，铜源为乙酰丙酮、钼酸铜或者碱式碳酸铜；

进一步的，在步骤2)中，硫源为硫代硫酸铵、L-甲硫氨酸或者硫氰酸铵。

进一步的，在步骤4)中，反应温度为120～140℃，反应时间为3～6h。

进一步的，在步骤5)中，反应产物洗涤及干燥的条件为：

离心洗涤3～6次，真空干燥温度为50～70℃，干燥时间为7～10h。

一种线缆形多级结构CuS微纳米材料，根据本发明所述的制备方法制备得到。

进一步的，直径为200～300nm。

进一步的，由CuS二维纳米片组装而成。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：