微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料的制备方法技术

一种微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料的制备方法，其特征在于：首先通过水热法制备微/纳米结构硫化镉材料，然后将微/纳结构硫化镉和苯胺低聚物溶于有机溶剂中充分混合，利用π‑π堆积和静电作用，形成微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料分散液，最后去除溶剂获得复合材料。采用本发明专利技术的方法可制得一种微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料，本发明专利技术方法经济有效、具有普遍适用性，本发明专利技术所制得的复合材料相比单纯的微纳结构硫化镉及苯胺低聚物具有更大的电容和显著提高的光电响应性能。

Preparation of micro / nano structure CdS / aniline oligomer Composites

The preparation method of a micro/nano structure CdS/aniline oligomer composite is characterized in that the micro/nano structure CdS material is first prepared by hydrothermal method, and then the micro/nano structure CdS and aniline oligomers are fully mixed in organic solvents, and the micro/nano structure sulfur is formed by the accumulation of pion and electrostatic interaction. The composite material of cadmium / aniline oligomer was dispersed, and finally the composite was obtained by removing solvent. A micro/nanostructure CdS/aniline oligomer composite material can be prepared by adopting the method of the invention. The method of the invention is economical, effective and has universal applicability. The composite material prepared by the invention has greater capacitance and significantly improved photoelectric response performance than the pure micro/nanostructure CdS and aniline oligomer.

【技术实现步骤摘要】
微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料的制备方法
本专利技术涉及一种微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料的制备方法，属微/纳米材料制备领域。
技术介绍
硫化镉(CdS)是一种优良的半导体材料，其带隙为2.42eV，具有优良的光电化学特性，且其光电性能会随其晶粒尺寸及形态变化，在太阳能电池、光电催化、光敏传感等光电器件领域具有诱人的应用前景。利用不同制备方法和条件获得不同微/纳结构的硫化镉半导体材料一直是无机半导体材料领域研究热点之一，其中水/溶剂热法是可控制备硫化镉材料的一种常用方法。另一方面，硫化镉粒子容易团聚，在可见光下容易发生光腐蚀，为克服其固有缺陷，可将其与导电高分子材料进行复合。聚苯胺是一种本征型导电高分子材料，具有合成方法简单、掺杂机制独特、导电率高、比电容高等特性，在超级电容器电极材料等电化学领域具有重要的研究价值，其与硫化镉的复合物已经受到广泛研究。聚苯胺/硫化镉复合材料可以通过π-π堆积、静电作用等相互作用堆叠而成，常用的方法有电化学聚合法、原位化学氧化聚合法、溶胶-凝胶法、自组装法等。这些方法获得的复合材料中有机/无机组分协同作用，具有较好的光电效应。但由于聚苯胺具有长链共轭结构，其复合材料往往刚性较大、难以溶解加工，因此，需要寻求一种合适的替代材料与硫化镉进行复合，简单快捷地制备光电转换效率更高、循环性能稳定、较易加工的复合材料。苯环数目在4以上的苯胺低聚物具有与聚苯胺相似的氧化还原性、掺杂性和电化学性能，常被作为聚苯胺的模型化合物进行研究，而其溶解和加工性能都优于聚苯胺。掺杂后的苯胺低聚物不仅保留了聚苯胺的大多数特性，还可通过结晶的方法形成有序堆叠，进一步提高电导率和电子迁移率，因此在防腐涂料、电致变色膜及电化学传感器方面都有很大的应用前景。由于苯胺低聚物可溶于乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等常用溶剂，也常常被用于替代聚苯胺，用于辅助石墨烯、二硫化钼等纳米结构材料在溶剂中的分散。而微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料的制备迄今未见报道。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的上述不足，提供一种加工性能优良，光电响应性能优越的微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料的制备方法，制备过程包括：首先通过水热法制备微/纳米结构硫化镉材料，然后将微/纳结构硫化镉和苯胺低聚物溶于有机溶剂中充分混合，利用π-π堆积和静电作用，形成微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料分散液，最后去除溶剂获得复合材料。具体的，本专利技术上述制备微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料的方法，制备步骤包括：(1)将含镉前驱体、含硫前驱体以及螯合剂溶于水中制得溶液；(2)将步骤(1)中制得的溶液加热，反应完全后，冷却至室温并进行离心处理，将离心所得沉淀用水和乙醇进行洗涤，干燥，制得微/纳结构硫化镉；(3)将步骤(2)中制得的微/纳结构硫化镉、苯胺低聚物溶于有机溶剂中充分混合制得分散液，离心处理后将沉淀干燥，制得微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料。本专利技术步骤(1)中所述的含镉前驱体为硝酸镉、硫酸镉或乙酸镉，步骤(1)中的水为去离子水。本专利技术步骤(1)中所述的含硫前驱体为硫脲、硫代乙酰胺、升华硫或半胱氨酸。本专利技术步骤(1)中所述的螯合剂为还原型谷胱甘肽或六次甲基四胺，步骤(1)中得到溶液后、将溶液的pH值调节至4～10。本专利技术步骤(1)中含镉前驱体与含硫前驱摩尔比为0.1：1～10：1，所述的螯合剂的量为1～10mmol。本专利技术步骤(2)中所述的微/纳结构硫化镉规格为硫化镉微米/纳米花、微米/纳米片、微米/纳米粒子或微米/纳米多面体。本专利技术步骤(2)中所述的反应温度为90～300℃，反应时间为10min～60h。本专利技术步骤(2)中所述的离心处理的转速至少为2000r/min。本专利技术步骤(3)中所述的苯胺低聚物包括但不限于苯胺四聚体、苯胺五聚体、苯胺六聚体、苯胺七聚体和苯胺八聚体。本专利技术步骤(3)中所述的有机溶剂包括但不限于乙醇、四氢呋喃、氯仿、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜和N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或两种以上的组合。本专利技术步骤(3)中所述的充分混合方式包括但不限于超声、搅拌、振荡中的至少一种。本专利技术步骤(3)中所述的干燥方法包括但不限于真空干燥、加热干燥、自然挥发中的至少一种。所述的步骤(3)中的硫化镉与苯胺低聚物质量比为0.1：1～10：1，硫化镉与有机溶剂质量比为1:10～1:10000。所述的步骤(3)中的离心处理的转速至少为2000r/min。适用于本专利技术的苯胺低聚物可以从商购途径获取，也可以参考文献(例如，SyntheticMetals,1997,84(1-3):289-291)自制。本专利技术的优点和有益效果：1.采用本专利技术的方法可制得一种微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料，本专利技术方法经济有效、具有普遍适用性，本专利技术所制得的复合材料相比单纯的微纳结构硫化镉及苯胺低聚物具有更大的电容和显著提高的光电响应性能。2.本专利技术的苯胺低聚物为聚合度在4～8的低聚物，本专利技术的苯胺低聚物可以溶解在专利技术中提到的有机溶剂内，可以直接采用混合的方式进行复合，不需要从苯胺再聚合；而现有技术的聚苯胺至少需要聚合物主链达到临界缠结长度，聚合度通常在1000以上，因此这种聚合度的聚苯胺难以溶解在普通有机溶剂中(同样不能溶解在本专利技术的有机溶剂中)，所以与硫化镉复合时还需要采用化学氧化聚合或电化学聚合，因此这种聚合度的聚苯胺有一个从苯胺聚合的过程，这就使得反应条件复杂，制备繁琐。3.本专利技术的方法主要是复合材料的制备，利用有机/无机复合材料的协同效应达到增强光电响应、电容性能等效果。硫化镉是一种性能优良和常见的半导体材料，聚苯胺和硫化镉的复合材料研究较多，但由于苯胺低聚物的制备过程比较繁琐，硫化镉和苯胺低聚物的复合材料还没有相关文献报道，本申请填补这一部分技术空白。本专利技术方法制备的复合材料经过测试发现电容性能显著提升(见附图3)。4.本专利技术所得的微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料可应用于光催化剂、传感器、太阳能电池等领域。附图说明图1是本专利技术的微米结构硫化镉/苯胺五聚体的扫描电镜图。图2是本专利技术的微米结构硫化镉/苯胺五聚体、硫化镉、苯胺五聚体的X射线衍射图对比。图3是本专利技术的微米结构硫化镉/苯胺五聚体、硫化镉、苯胺五聚体的循环伏安曲线对比。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1：步骤一、将1mmol硝酸镉、2mmol硫脲、1mmol六次甲基四胺溶于100ml去离子水中制得溶液，并调节溶液pH值至10；步骤二、将上述溶液转移至水热反应釜中加热，控制温度为200℃，反应8h后，自然冷却至室温并以10000r/min的转速进行离心，将离心所得沉淀用去离子水和乙醇洗涤10次，干燥后，制得硫化镉纳米颗粒。步骤三、将步骤二中制得的硫化镉纳米颗粒10mg，苯胺五聚体10mg溶于20ml二甲基亚砜中，磁力搅拌20min后制得分散液，以8000r/min转速离心处理，弃去上清液，将沉淀置于真空干燥箱内60℃干燥14h，制得硫化镉纳米颗粒/苯胺五聚体复合材料。实施例2：步骤一、将5mmol硫酸镉、2mmol半胱氨酸、2mmol还原型谷胱甘肽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料的制备方法，其特征在于：制备过程包括：首先通过水热法制备微/纳米结构硫化镉材料，然后将微/纳结构硫化镉和苯胺低聚物溶于有机溶剂充分混合，利用π‑π堆积和静电作用，形成微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料分散液，最后去除溶剂获得复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料的制备方法，其特征在于：制备过程包括：首先通过水热法制备微/纳米结构硫化镉材料，然后将微/纳结构硫化镉和苯胺低聚物溶于有机溶剂充分混合，利用π-π堆积和静电作用，形成微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料分散液，最后去除溶剂获得复合材料。2.根据权利要求1所述的微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料的制备方法，其特征在于：制备步骤包括：(1)将含镉前驱体、含硫前驱体以及螯合剂溶于水中制得溶液；(2)将步骤(1)中制得的溶液加热，反应完全后，冷却至室温并进行离心处理，将离心所得沉淀用水和乙醇进行洗涤，干燥，制得微/纳结构硫化镉；(3)将步骤(2)中制得的微/纳结构硫化镉、苯胺低聚物溶于有机溶剂中充分混合制得分散液，离心处理后将沉淀干燥，制得微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料。3.根据权利要求2所述的微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的含镉前驱体为硝酸镉、硫酸镉或乙酸镉，步骤(1)中的水为去离子水。4.根据权利要求2所述的微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的含硫前驱体为硫脲、硫代乙酰胺、升华硫或半胱氨酸。5.根据权利要求2所述的微/纳结构硫化镉/苯胺低聚物复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的螯合剂为还原型谷胱甘肽或六次甲基四胺，步骤(1)中得到溶液后、将溶液的pH值调节至4～10。6.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓萌，陈飞，陈珏，
申请(专利权)人：浙江大学宁波理工学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33