一种花状CuS亚微米球及其离子液体微乳液热合成方法技术

本发明专利技术公开了一种花状CuS亚微米球及其离子液体微乳液热合成方法。该合成方法主要包括以下步骤：（1）将硫源加入离子液体中，加热搅拌溶解，得混合物A；（2）将二价铜盐与表面活性剂、助表面活性剂及植物油混合搅拌均匀，得混合物B；（3）将混合物A和混合物B混合搅拌均匀得到微乳液C；（4）将微乳液C转移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，密闭后置于60~160℃下反应2~24h，室温自然冷却，得黑色溶液；（5）将黑色溶液经分离、洗涤、干燥后，得最终产物黑色粉末。本发明专利技术采用离子液体微乳液辅助热合成制得的CuS粒子为花状亚微米球结构、比表面积大、形貌规整、尺寸均一、结晶度高、光催化效率高且稳定。

A flower like CuS sub micron sphere and its ionic liquid microemulsion thermal synthesis method

The invention discloses a flower like CuS sub micron sphere and its ionic liquid microemulsion thermal synthesis method. The synthetic method mainly includes the following steps: (1) adding sulfur source into ionic liquid, heating, stirring and dissolving to obtain mixture A; (2) mixing two valence copper salts with surfactants, cosurfactant and vegetable oil to obtain mixture B; (3) mixing A mixture and B mixture to obtain microemulsion C; (4) transfer microemulsion C to PTFE inner liner. The black solution can be obtained by natural cooling at room temperature and reaction in 60-160 \u2103 for 2-24 hours in a closed hydrothermal reactor; (5) the final product black powder can be obtained by separating, washing and drying the black solution. The CuS particle prepared by ionic liquid microemulsion assisted thermal synthesis is a flower like sub micron sphere structure with large specific surface area, regular shape, uniform size, high crystallinity, high photocatalytic efficiency and stability.

【技术实现步骤摘要】
一种花状CuS亚微米球及其离子液体微乳液热合成方法
本专利技术涉及CuS亚微米球的制备领域，特别涉及一种花状CuS亚微米球及其离子液体微乳液热合成方法。
技术介绍
随着工业技术的高速发展，工业废水的处理是目前环保领域的焦点问题，其中有机物在工业废水中占据很大比例，如何从根本上实现有机物的彻底降解受到了国内外的广泛关注，光催化技术因其具有高效、节能、环保的特点在降解有机物、重金属、水解制氢等众多领域被广泛应用，因此光催化技术是解决工业废水的重要手段之一，合成一种工艺简单环保、高效稳定的光催化剂已成为了当前的研究热点。硫化铜是一种良好的半导体光催化剂，其禁带宽度为1.2~2.0eV。由于独特的光电效应和催化能力被广泛应用于光催化领域。根据现有技术合成的不同形貌硫化铜材料，可以分为纳米晶粒、纳米线、纳米片、纳米球、纳米管、纳米花、微米球、微米花等多种。独特的形貌及结构具有不同的催化特性，不同的尺寸大小也同时存在特殊的量子效应和表面效应。因此，实现硫化铜材料的尺寸和形貌可控制备具有重要的研究意义。传统硫化铜材料的制备方法主要包括水/溶剂热法、模板法、微波法等。采用水/溶剂热法和微波法合成的硫化铜材料形貌可控、结晶度高，但存在粒径分布不均、容易造成团聚等问题。通过模板法合成的硫化铜材料尺寸均一，不易团聚，但形貌缺乏控制，并且制备过程中使用了大量的有机溶剂，容易对环境造成污染。离子液体微乳液法是指以离子液体代替传统微乳液中的极性相或非极性相形成的微乳液，在以离子液体为液滴内核或油核中经成核、生长等过程得到纳米粒子，由于离子液体具有增溶能力大、低黏度、可回收等优点，作为一种新型的“绿色溶剂”，可以减少挥发性有机溶剂的使用，同时能对合成材料的粒径进行精确控制。采用植物油作为微乳液体系的油相与传统脂肪烃相比，具有增溶能力强、成相速度快和界面张力小等优点，同时作为可再生能源，具有资源丰富、可生物降解、环境友好等特点。因此以离子液体微乳液作为“微型反应器”制备无机纳米材料是目前的研究热点。本专利技术采用离子液体微乳液法作为反应体系，再通过水热法辅助控制材料形貌，在离子液体微乳液合成比表面积大、形貌规整、尺寸均一、结晶度高、光催化效率高且稳定的花状CuS亚微米球。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点与不足，本发目的在于提供一种花状CuS亚微米球及其离子液体微乳液热合成方法。本专利技术采用离子液体微乳液作为反应体系对CuS材料的粒径进行精确控制，并减少了传统合成方法中有机溶剂的使用，再通过水热法辅助控制材料形貌，提高CuS材料的结晶度。产品为花状CuS亚微米球比表面积大、形貌规整、尺寸均一、结晶度高、光催化效率高且稳定。本专利技术的另一目的在于提供上述制备方法得到的具有催化活性的花状CuS亚微米球光催化剂。本专利技术的目的通过下述方案实现。一种花状CuS亚微米球的离子液体微乳液热合成方法，包括如下步骤：（1）按以下重量百分比称取原料：二价铜盐0.156%~2.141%硫源0.234%~2.293%离子液体8.636%~32.092%植物油0.478%~1.913%表面活性剂15~60%助表面活性剂8%~15%；（2）在搅拌条件下，将硫源加入离子液体中，加热搅拌溶解，得混合物A；（3）在搅拌条件下，将二价铜盐与表面活性剂、助表面活性剂及植物油混合搅拌均匀，得混合物B；（4）在搅拌条件下，将混合物A和混合物B混合搅拌均匀得到微乳液C；（5）将微乳液C转移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，密闭后置于60~160℃下恒温常压反应2~24h，室温自然冷却，得黑色溶液；（6）将黑色溶液经分离、洗涤、干燥后，得到黑色粉末产品花状CuS亚微米球。优选地，步骤(1)中所述的二价铜盐为硝酸铜、氯化铜和环烷酸铜中的一种或多种。优选地，步骤(1)中所述的硫源为硫脲、硫代乙酰胺中的一种或多种。优选地，步骤(1)中所述的离子液体是指1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体。优选地，步骤(1)中所述的植物油是指大豆油、环氧大豆油和蓖麻油中的一种或多种。优选地，步骤(1)中所述的表面活性剂为辛基苯基聚氧乙烯醚、1-辛基-3-甲基咪唑氯盐离子液体、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。优选地，步骤(1)中所述的助表面活性剂为正丁醇、异丁醇和正丙醇中的一种或多种。优选地，步骤(2)中所述的搅拌条件为30~50℃、300~1200转/分钟下搅拌5~10分钟；步骤(3)中所述的搅拌条件为20~60℃、300~1200转/分钟下搅拌5~10分钟；步骤(4)中所述的搅拌条件为20~60℃、300~1200转/分钟下搅拌60~120分钟。优选地，步骤(6)中所述的分离是指离心分离，离心速度为10000转/分钟，离心时间为10~30分钟；步骤(6)中所述的洗涤是指用水和无水乙醇洗涤；步骤(6)中所述的干燥是指在60~90℃烘箱干燥，干燥时间为12~48h。由以上所述的方法得到的花状CuS亚微米球，该花状CuS亚微米球的晶型结构均为纯六方晶相。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：（1）本专利技术采用离子液体微乳液作为反应体系，采用植物油作为微乳液的油相符合绿色环保的理念，同时能对合成材料的粒径进行精确控制。（2）本专利技术采用水热辅助微乳液法，使离子液体微乳液中合成的不稳定松散的纳米粒子进行晶粒的二次生长，产品形貌规整，结晶度高。（3）本专利技术制备的花状CuS亚微米球材料，比表面积大、形貌规整、尺寸均一、结晶度高、光催化效率高且稳定。附图说明图1为本专利技术实施例3制备的花状CuS亚微米球材料的X射线衍射谱图。图2a、图2b为本专利技术实施例3制备的花状CuS亚微米球材料的扫描电镜图。图3为本专利技术实施例3制备的花状CuS亚微米球材料的紫外-可见漫反射光谱图。图4为本专利技术实施例3制备的花状CuS亚微米球材料的(αhν)2与hν关系图。图5为本专利技术实施例3制备的花状CuS亚微米球材料催化降解亚甲基蓝的紫外-可见分光光谱图。图6为本专利技术实施例3制备的花状CuS亚微米球材料催化降解亚甲基蓝的降解率与时间的关系图。图7为本专利技术实施例3制备的花状CuS亚微米球材料催化降解亚甲基蓝的降解率与循环使用次数的关系图。图8为本专利技术实施例3制备的花状CuS亚微米球材料N2吸附脱附曲线图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1（1）按以下重量百分比称取原料：硝酸铜0.16%（0.16g），硫脲0.24%，离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐30.85%，大豆油0.60%，辛基苯基聚氧乙烯醚45.00%，正丁醇23.15%。（2）在30℃搅拌条件下，将硫脲加入1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐中，以搅拌速度500转/分钟本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种花状CuS亚微米球的离子液体微乳液热合成方法，其特征在于，包括如下步骤：/n（1）按以下重量百分比称取原料：/n二价铜盐 0.156%~2.141%/n硫源 0.234%~2.293%/n离子液体 8.636%~32.092%/n植物油 0.478%~1.913%/n表面活性剂 15~60%/n助表面活性剂 8%~15%；/n（2）在搅拌条件下，将硫源加入离子液体中，加热搅拌溶解，得混合物A；/n（3）在搅拌条件下，将二价铜盐与表面活性剂、助表面活性剂及植物油混合搅拌均匀，得混合物B；/n（4）在搅拌条件下，将混合物A和混合物B混合搅拌均匀得到微乳液C；/n（5）将微乳液C转移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，密闭后置于60~160℃下恒温常压反应2~24h，室温自然冷却，得黑色溶液；/n（6）将黑色溶液经分离、洗涤、干燥后，得到黑色粉末产品花状CuS亚微米球。/n

【技术特征摘要】
1.一种花状CuS亚微米球的离子液体微乳液热合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按以下重量百分比称取原料：
二价铜盐0.156%~2.141%
硫源0.234%~2.293%
离子液体8.636%~32.092%
植物油0.478%~1.913%
表面活性剂15~60%
助表面活性剂8%~15%；
（2）在搅拌条件下，将硫源加入离子液体中，加热搅拌溶解，得混合物A；
（3）在搅拌条件下，将二价铜盐与表面活性剂、助表面活性剂及植物油混合搅拌均匀，得混合物B；
（4）在搅拌条件下，将混合物A和混合物B混合搅拌均匀得到微乳液C；
（5）将微乳液C转移至聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，密闭后置于60~160℃下恒温常压反应2~24h，室温自然冷却，得黑色溶液；
（6）将黑色溶液经分离、洗涤、干燥后，得到黑色粉末产品花状CuS亚微米球。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的二价铜盐为硝酸铜、氯化铜和环烷酸铜中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的硫源为硫脲和硫代乙酰胺中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的离子液体是1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体。


5...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈砺，李俞俊杰，严宗诚，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44