多孔ＰｂＳ纳米片的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种多孔ＰｂＳ纳米片材料的制备方法及由其制备的多孔ＰｂＳ纳米片材料。所述制备方法包括将无机铅盐与有机分子反应得到有机铅源，将其再与Ｎａ２Ｓ溶液反应，得到多孔ＰｂＳ纳米片材料。其中，所述无机铅盐与有机分子的物质的量之比为１∶０．５－６，所述无机铅盐选自高氯酸铅、氯化铅、硝酸铅及其混合物，优选为高氯酸铅，而有机分子为巯基分子，选自巯基乙酸、巯基丙酸、１，２－二羧基－１－巯基乙烷、１－巯基－２－磺酸纳乙烷及其混合物，优选为巯基乙酸或巯基丙酸，所述巯基丙酸为３－巯基丙酸或２－巯基丙酸。该方法步骤简单、易操作，并能有效控制多孔ＰｂＳ纳米片材料的形貌。利用上述方法得到的多孔ＰｂＳ纳米片材料具有优异的可见光光降解性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多孔半导体纳米材料的制备方法，特别涉及多孔PbS纳米片的制备方法。
技术介绍
由于多孔材料具有密度小、空隙率高、比表面积大和对气体有选择透过性等特性， 在许多方面有着广泛的应用前景，如催化、吸附分离和离子交换等领域，因而它们得到了人 们的普遍关注。多孔材料按照孔径大小可分为以下三类微孔(< 2nm)、介孔(2-50nm)、大 孔(> 50nm)材料。典型的微孔材料是具有晶态网络状结构的固体材料，包括硅钙石、活性 炭和沸石分子筛等，一般都有较规则的孔道，由于孔径太小，不适合对有机大分子进行催化 和吸附。介孔材料具有比微孔材料大得多的孔径，但同样存在孔道形状不规则、尺寸分布范 围广的缺点，典型的如一些气凝胶、微晶玻璃等。大孔材料包括多孔陶瓷、水泥、气凝胶等， 特点是孔径尺寸大，但分布范围宽。而三维有序的大孔材料，其孔径与光波长相当时，将具 有独特的光学性能，有可能作为光子带隙材料在光子器件的制造及通信
发挥重要 的作用。多孔材料的制备方法很多，有模板法、溶胶_凝胶法、水热合成法、微乳液法、均勻 沉淀法等，应用得普遍的是溶胶_凝胶法和水热法。1972年，日本科学家A. Fujihsima和K. Hnoda成功的在η-型半导体TiO2电极上进行光电解水制氢，并使光能转换为化学能而被储存起来，这是光电化学发展史上的一个里 程碑。而1983年Ollis等人第一次揭露了半导体催化剂对有机污染物的催化降解功能，他 们在1102敏化的体系中发现了卤化有机物如三氯乙烯、二氯甲烷等光致矿化现象。从此，由 于全球的环境污染与能源危机，半导体光催化的研究和应用受到了人们的广泛关注。TiO2 是研究得最广泛的半导体，拥有氧化能力强、催化活性高、价格低廉、生物、化学、光化学稳 定性能好等优点。但是，TiO2的带隙较宽(约3.2eV)，只能对< 380nm的紫外光有响应，吸 光范围窄，仅利用了大约3%的太阳光能量，而且其电子与空穴的复合率较高，这些缺点制 约了 TiO2在这个领域的实际应用。人们对TiO2材料进行了各种改进，如表面修饰改性，或 是合成其新的纳米结构。同时，人们扩展了用于光催化的半导体种类，如ZnO，CdS等。经 过几十年的研究，人们总结出高效光催化剂必须满足如下几个条件半导体具有适当的导 带和价带位置，有足够的氧化性能，高效的电子_空穴分离能力，可见光响应特性；由于低 于420nm左右的紫外光能量大概只占太阳光能的4%，因此，如何利用可见光乃至红外光能 量，是决定光催化材料能否在得以大规模实际应用的先决条件。硫化铅(PbS)是一种重要的IV “ VI族半导体材料，能带间隙为0. 41eV,激子玻尔 半径为18nm，在许多领域都有广泛的应用前景，例如中-近红外发射与探测，生物应用，以 及光电器件等。近年来，大量科学研究探索了 PbS纳米材料的形貌与尺寸可控合成，制备了 PbS的纳米线、纳米棒、纳米管等一维纳米结构。制备上述PbS的一维纳米结构的方法有 以Pb(S2CNEt)2分子为前驱体，利用热沉积方法得到了 PbS星状纳米晶；在表面活性剂的存 在下，利用水热法可以得到树枝状PbS纳米结构；并且水热/溶剂热法、微波辐射法、氨基酸辅助法等方法都可以成功地制备各种形貌的PbS纳米材料。然而，上述这些制备方法往往步骤繁多，形貌控制困难。本专利技术提供一种PbS纳米片制备方法，产物形貌均一，简单易行， 可以大量制备。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种。本专利技术的另一目的在于提供一种利用上述方法得到的多孔PbS纳米片材料。本专利技术提供了制备多孔PbS纳米片的方法。利用无机铅盐与有机分子进行反应得 到具有纳米片结构的有机铅源，得到的有机铅源再与Na2S进行阴离子交换反应，得到多孔 PbS纳米片。所得到的多孔PbS纳米片的形貌与有机铅源的形貌相同，而有机铅源的形貌由 无机铅盐与有机分子的物质的量之比控制。一方面，本专利技术提供一种，所述制备方法包括将无机 铅盐与有机分子反应，其中所述无机铅盐与所述有机分子的物质的量之比为1 0.5-6。优选地，所述无机铅盐与有机分子的物质的量之比为1 0. 5、1 1、1 1.5、 1 2、1 2. 5,1 3、1 3. 5,1 4、1 4. 5,1 5、1 5. 5,1 6。优选地，所述无机铅盐选自高氯酸铅、氯化铅、硝酸铅及其混合物，最优选为高氯 酸铅。 优选地，所述有机分子为巯基分子，该巯基分子选自巯基乙酸、巯基丙酸、1，2- 二 羧基-1-巯基乙烷、1-巯基-2-磺酸纳乙烷及其混合物，最优选为巯基乙酸或巯基丙酸，所 述巯基丙酸为3-巯基丙酸或2-巯基丙酸。优选地，所述制备方法包括下列步骤a)将无机铅盐与有机分子反应产生沉淀；b)调节反应后溶液的pH值；c)将反应后溶液静置，生成沉淀，并随后进行过滤分离得到有机铅源；d)将过滤分离后得到的有机铅源用二次水清洗后转移至Na2S溶液反应，得到多孔 PbS纳米片。优选地，所述步骤b)中调节反应后溶液的pH值是利用氢氧化钠水溶液和盐酸将 PH值调节至8-13。优选地，所述步骤d)中Na2S溶液的浓度为0. 00001-1M，更优选为0. 001-1M。优选地，所述无机铅盐与有机分子的反应温度为15_50°C，最优选为37°C。另一方面，本专利技术还提供了由上述制备方法得到的多孔PbS纳米片材料，该多孔 PbS纳米片材料的形貌与有机铅源的形貌相同。优选地，所述多孔PbS纳米片材料具有可见光光降解性能。与现有技术相比，本专利技术具有以下优势1、本专利技术提供的，步骤简单、易操作；通过对无机铅盐 和有机分子的物质的量之比的控制，从而有效地控制多孔PbS纳米片的形貌。2、本专利技术提供的多孔PbS纳米片具有优异的可见光光降解性能。附图说明以下，结合附图来详细说明本专利技术的实施例，其中图1为根据本专利技术实施例1的多孔PbS纳米片材料的有机铅源，即巯基乙酸铅纳 米片的SEM图。图2为根据本专利技术实施例2的多孔PbS纳米片材料的有机铅源，即巯基丙酸铅纳 米片的SEM图。图3为根据本专利技术实施例3的多孔PbS纳米片材料的有机铅源，即巯基丙酸铅纳 米片的SEM图。图4为根据本专利技术实施例3的多孔PbS纳米片材料的SEM图。图5为根据本专利技术实施例3的多孔PbS纳米片材料光降解反应中甲基橙吸光度随 时间变化曲线。 图6为对比实施例的多孔PbS纳米材料的有机铅源的非均勻片状纳米结构的SEM图。 具体实施例方式实施例1 多孔PbS纳米片材料的制备在15mL0. OlM高氯酸铅水溶液中加入d = 1. 220g/ml, 19. 8-39. 5 μ L的巯基乙酸，立即产生白色沉淀。用氢氧化钠水溶液与盐酸调节PH至8-13。将配置完毕的反应溶液置 于37°C恒温箱中静置，待大量白色沉淀生成后，离心用二次水清洗3次，转速8000-15000转 /分钟，得到纳米片结构的巯基乙酸铅，形貌如图1所示。将得到的巯基乙酸铅移至0. 001-1M, 500mL的Na2S水溶液中，37°C下反应0. l_3h 后，过滤分离，真空干燥箱中干燥，得到黑色粉末状Pbs，该黑色粉末状PbS的微观形貌为多 孔纳米片状。实施例2 多孔PbS纳米片材料的制备在15mL本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔ＰｂＳ纳米片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括将无机铅盐与有机分子反应，其中所述无机铅盐与所述有机分子的物质的量之比为１∶０．５－６。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周惠琼，赵子钊，唐智勇，江雷，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]