一种采用吸附‑煅烧法制备ZnS@C复合材料的方法技术

本发明专利技术公开一种采用吸附‑煅烧法制备ZnS@C复合材料的方法：1)将Zn(NO3)2·6H2O和硫源加入去离子水中，搅拌后加入水热反应釜中利用均相水热仪在150～180℃下反应3～5h，产物洗涤后真空干燥得到ZnS微球；2)将柠檬酸溶于去离子水中制得前驱溶液，取步骤1)制备的硫化锌微球加入前驱溶液中，超声后搅拌得到ZnS‑柠檬酸前驱体；3)将ZnS‑柠檬酸前驱体在真空干燥，之后在管式炉N2气氛下350～550℃退火得到灰黑色的ZnS@C产物。本发明专利技术工艺设备要求简单，成本较低，产物形貌尺寸及碳层厚度易于调控，所以非常经济、实用，具有很好的工业化前景；其相对于ZnS有更好的光催化性活性及稳定性。

A method for the preparation of ZnS@C composite adsorption calcination method

The invention discloses a method for the preparation of ZnS@C composite adsorption calcination method: 1) to Zn (NO3) 2 - 6H2O and sulfur source into deionized water, stirring after adding 150 ~ 180 DEG C for 3 ~ 5h by homogeneous hydrothermograph hydrothermal reaction kettle, vacuum drying after washing products the ZnS microspheres; 2) citric acid dissolved in deionized water to prepare the precursor solution, take step 1) adding zinc sulfide microsphere preparation of the precursor solution, ultrasonic stirring ZnS citrate precursor; 3) ZnS citrate precursor in vacuum drying after tube furnace N2 under the atmosphere of 350 to 550 DEG C annealing black ZnS@C products. The process of the invention is simple equipment, low cost, the size and morphology of carbon layer thickness and easy to control, it is very economical and practical, has a good prospect of industrialization; the ZnS has better photocatalytic activity and stability.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米半导体复合材料领域，特别涉及一种制备ZnS@C复合材料的方法。
技术介绍
纳米硫化锌是一种重要的发光纳米材料，而且是一种宽禁带半导体材料，ZnS具有红外透明性、荧光性、磷光性等特性。在电子工业、化工业、国防工业等诸多领域内有重要作用，因此受到科研人员的广泛关注和研究。然而在其实际应用当中，人们逐渐发现纯的ZnS纳米材料本身会有一些局限性和缺陷，从而阻碍了我们对它的更进一步的应用研究。纯的ZnS纳米材料只能被波长较短的紫外光波激发且处于激发态时的稳定性不是很高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种采用吸附-煅烧法制备ZnS@C复合材料的方法，以解决上述技术问题。本专利技术方法分两步进行产物结晶性和尺寸易于控制，碳层厚度分布也更容易调控。为了达到上述目的，本专利技术采用的制备方法如下：一种采用吸附-煅烧法制备ZnS@C复合材料的方法，包括以下步骤：1)将Zn(NO3)2·6H2O和硫源加入去离子水中，搅拌后加入水热反应釜中利用均相水热仪在150～180℃下反应3～5h，产物洗涤后真空干燥得到ZnS微球；2)将柠檬酸溶于去离子水中制得前驱溶液，取步骤1)制备的硫化锌微球加入前驱溶液中，超声后搅拌得到ZnS-柠檬酸前驱体；3)将ZnS-柠檬酸前驱体在真空干燥，之后在管式炉N2气氛下350～550℃退火得到灰黑色的ZnS@C产物。3)将ZnS-柠檬酸前驱体在真空干燥箱中60℃干燥6～12h，之后在管式炉N2气氛下350～550℃退火2h得到灰黑色的ZnS@C产物。进一步的，步骤1)中采用硫脲为硫源。进一步的，步骤1)中Zn(NO3)2·6H2O和硫脲的摩尔比为(1～2):(30～40)；步骤2)的前驱溶液中每Aml去离子水中加入Bg的柠檬酸；前驱溶液中加入的硫化锌微球的质量为Cg；A：B：C＝(5～10)：(0.1～0.2)：(0.2～1)。进一步的，步骤2)中超声30min后再搅拌6～12h得到ZnS-柠檬酸前驱体。进一步的，步骤2)中以柠檬酸为结合剂。进一步的，步骤3)中将ZnS-柠檬酸前驱体在真空干燥箱中60℃干燥6～12h。进一步的，步骤3)中退火时间为2h。相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术以原位吸附-煅烧法制备ZnS@C复合材料，利用柠檬酸纳米ZnS表面的结合，形成柠檬酸对ZnS的包覆，并通过N2气氛下煅烧处理得到ZnS@C复合材料，其碳层厚度易于调节，形貌尺寸可控且分散性好。本专利技术反应原料易得，工艺及设备要求简单，所需成本较低利于工业化生产。碳材料因其有着较好的导电性、对有机污染物的良好吸附性以及一定的可见光吸收而被广泛研究应用于对光催化剂的修饰，将其与硫化锌微球紧密结合可促使的其光催化性活性及稳定性有较大的提升。附图说明图1是本专利技术实施例2所制备的碳包覆硫化锌微球的XRD图。图2是本专利技术实施例2所制备的碳包覆硫化锌微球的SEM图。图3是本专利技术实施例2所制备的碳包覆硫化锌微球的光催化降解图。具体实施方式实施例1：1)将1mmol的Zn(NO3)2·6H2O和40mmol的硫脲加入40ml去离子水中，搅拌1h后加入水热反应釜中利用均相水热仪在150℃下反应3h，产物洗涤后真空干燥得到ZnS微球；2)将0.1g的柠檬酸溶于5ml去离子水中制得前驱溶液，随后将1g上述硫化锌微球加入前驱溶液中，超声30min后再搅拌6h得到ZnS-柠檬酸前驱体；3)将ZnS-柠檬酸前驱体在真空干燥箱中60℃干燥12h，之后在管式炉N2气氛下350℃退火2h得到灰黑色的ZnS@C产物。实施例2：1)将2mmol的Zn(NO3)2·6H2O和30mmol的硫脲加入40ml去离子水中，搅拌1h后加入水热反应釜中利用均相水热仪在180℃下反应5h，产物洗涤后真空干燥得到ZnS微球；2)将0.2g的柠檬酸溶于10ml去离子水中制得前驱溶液，随后将0.5g上述硫化锌微球加入前驱溶液中，超声30min后再搅拌12h得到ZnS-柠檬酸前驱体；3)将ZnS-柠檬酸前驱体在真空干燥箱中60℃干燥8h，之后在管式炉N2气氛下450℃退火2h得到灰黑色的ZnS@C产物。图1是本专利技术实施例2所制备的碳包覆硫化锌微球的XRD图，从图中可以看出产物的纯度高，结晶性强。图2是本本专利技术实施例2所制备的碳包覆硫化锌微球的SEM图，从图中可以看出，碳包覆硫化锌微球为约200nm的微米球。图3是本专利技术实施例2所制备的碳包覆硫化锌微球对罗丹明B的光催化降解图，从图中可以看出，包覆碳后的ZnS@C复合光催化剂的光催化活性明显优于单纯的ZnS。实施例3：1)将1.5mmol的Zn(NO3)2·6H2O和30mmol的硫脲加入40ml去离子水中，搅拌1h后加入水热反应釜中利用均相水热仪在180℃下反应3h，产物洗涤后真空干燥得到ZnS微球；2)将0.1g的柠檬酸溶于10ml去离子水中制得前驱溶液，随后将0.2g上述硫化锌微球加入前驱溶液中，超声30min后再搅拌8h得到ZnS-柠檬酸前驱体；3)将ZnS-柠檬酸前驱体在真空干燥箱中60℃干燥6h，之后在管式炉N2气氛下550℃退火2h得到灰黑色的ZnS@C产物。实施例4：1)将2mmol的Zn(NO3)2·6H2O和40mmol的硫脲加入40ml去离子水中，搅拌1h后加入水热反应釜中利用均相水热仪在160℃下反应5h，产物洗涤后真空干燥得到ZnS微球；2)将0.15g的柠檬酸溶于8ml去离子水中制得前驱溶液，随后将0.6g上述硫化锌微球加入前驱溶液中，超声30min后再搅拌10h得到ZnS-柠檬酸前驱体；3)将ZnS-柠檬酸前驱体在真空干燥箱中60℃干燥10h，之后在管式炉N2气氛下550℃退火2h得到灰黑色的ZnS@C产物。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用吸附‑煅烧法制备ZnS@C复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将Zn(NO3)2·6H2O和硫源加入去离子水中，搅拌后加入水热反应釜中利用均相水热仪在150～180℃下反应3～5h，产物洗涤后真空干燥得到ZnS微球；2)将柠檬酸溶于去离子水中制得前驱溶液，取步骤1)制备的硫化锌微球加入前驱溶液中，超声后搅拌得到ZnS‑柠檬酸前驱体；3)将ZnS‑柠檬酸前驱体在真空干燥，之后在管式炉N2气氛下350～550℃退火得到灰黑色的ZnS@C产物。

【技术特征摘要】
1.一种采用吸附-煅烧法制备ZnS@C复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将Zn(NO3)2·6H2O和硫源加入去离子水中，搅拌后加入水热反应釜中利用均相水热仪在150～180℃下反应3～5h，产物洗涤后真空干燥得到ZnS微球；2)将柠檬酸溶于去离子水中制得前驱溶液，取步骤1)制备的硫化锌微球加入前驱溶液中，超声后搅拌得到ZnS-柠檬酸前驱体；3)将ZnS-柠檬酸前驱体在真空干燥，之后在管式炉N2气氛下350～550℃退火得到灰黑色的ZnS@C产物。2.根据权利要求1所述的一种采用吸附-煅烧法制备ZnS@C复合材料的方法，其特征在于，步骤1)中采用硫脲为硫源。3.根据权利要求2所述的一种采用吸附-煅烧法制备ZnS@C复合材料的方法，其特征在于，步骤1)中Zn(NO3)2·6H2O和硫脲的摩尔比为(...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷立雄，张东东，张峰，房佳萌，黄剑锋，孔新刚，张浩，刘长青，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61