一种玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料及其制备方法 (Glass fiber cloth @ Tb doped CuxTe composite material and preparation method thereof ) 是由 江琦 吴小平 林宇昊 王朋 宋昌盛 徐凌波 崔灿 于 2021-11-04 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种玻璃纤维布@Tb掺杂Cu-(x)Te复合材料及制备方法,其制备方法包括以下步骤：a.将亚碲酸钠溶于丙三醇和水的混合溶液中,搅拌,形成亚碲酸钠溶液；b.将所述亚碲酸钠溶液中依次加入一定量的乙二胺四乙酸、氯化铽六水合物和无水硫酸铜,搅拌一定时间,形成混合溶液；c.将所述混合溶液和玻璃纤维布加入到四氟乙烯反应釜中,并将反应釜放到恒温箱中,恒定温度下反应一定时间后,自然冷却至室温,清洗,干燥,即得到产品玻璃纤维布@Tb掺杂Cu-(x)Te复合材料。该方法制备工艺简单,一步法获得大比表面积、均匀分散的玻璃纤维布@Tb掺杂Cu-(x)Te复合材料。(The invention relates to glass fiber cloth @ Tb doped Cu x The preparation method of the Te composite material comprises the following steps: a. dissolving sodium tellurite in a mixed solution of glycerol and water, and stirring to form a sodium tellurite solution; b. sequentially adding a certain amount of ethylene diamine tetraacetic acid, terbium chloride hexahydrate and anhydrous copper sulfate into the sodium tellurite solution, and stirring for a certain time to form a mixed solution; c. adding the mixed solution and the glass fiber cloth into a tetrafluoroethylene reaction kettle, putting the reaction kettle into a constant temperature box, reacting for a certain time at a constant temperature, naturally cooling to room temperature, cleaning and drying to obtain a product of glass fiber cloth @ Tb doped with Cu x A Te composite material. The method has simple preparation process, and the uniformly dispersed glass fiber cloth @ Tb doped with Cu with large specific surface area is obtained by one-step method x A Te composite material.)
技术领域
本发明涉及一种玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料的制备方法。
背景技术
碲化物具有广泛的物理和化学性质，除了属于盐类化合物外，一些碲化物体现出金属特性，而有些则体现出较强的共价性质。文献报道大量富碲的碲化物均具有Te-Te键的阴离子结构。其中，CuxTe是一种黑色晶体粉末，室温下在空气中稳定存在，是重要的无机材料，可用来储存碲和铜资源，同时，其作为一种二元化合物，具有CuxTe,Cu2Te,CuxTe2,Cu3Te2,Cu7Te4以及非计量化学组成的Cu2-xTe等多种形式。碲化铜材料在太阳能电池、激光与红外探测器和超导材料中具有广阔的应用前景，适合于当今节能环保的主题。而碲化铜纳米材料由于其独特的微观形貌和纳米性能以及其所展示出的特殊的理化光学特性，具有重要的应用前景。
尽管CuxTe的制备研究已经取得很大进步，但目前CuxTe的制备方法较为复杂，且其性能并不高。为了进一步改善其性能，一般可采用掺杂的手段来改性。而稀土有工业“黄金”之称，由于其具有优良的光电磁等物理特性，能与其他材料组成性能各异、品种繁多的新型材料，稀土掺杂在功能复合材料的开发研究方面也取得了较大进展，也有利于改进材料性能。
鉴于此，本发明通过一步液相法制备玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料。
发明内容
本发明所要解决的首要技术问题是提供一种工艺简单、成本低、反应周期短、均匀、大比表面积高性能的玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料的制备方法。
玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料的制备方法，包括以下步骤：a.将亚碲酸钠溶于丙三醇和水的混合溶液中，搅拌，形成亚碲酸钠溶液；b.将所述亚碲酸钠溶液中依次加入一定量的乙二胺四乙酸、氯化铽六水合物和无水硫酸铜，搅拌一定时间，形成混合溶液；c.将所述混合溶液和玻璃纤维布加入到四氟乙烯反应釜中，超声一定时间，并将反应釜放到恒温箱中，恒定温度下反应一定时间后，自然冷却至室温，清洗，干燥，即得到产品玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料。通过上述一步法，可以简单快捷地制备大比表面高性能的复合材料。且借助Tb的掺杂，改进CuxTe的带隙，提高CuxTe结构稳定性，并提高催化性能。
进一步地，所述步骤a中亚碲酸钠的量为0.1-2.3g，丙三醇为1-10ml，丙三醇与水的体积比为1:10-1:50。其中必须含有丙三醇，且只有存在上述比例的情况下，才可以获得大比表面的均匀的复合材料。如果换成其他醇类或配比，获得的材料表面不均匀或不能获得表面为毛刺状结构。
进一步地，所述步骤b中乙二胺四乙酸的量为0.02-0.5g。
进一步地，所述步骤b中氯化铽六水合物的量为0.0001-0.02g。
进一步地，所述步骤b中无水硫酸铜的量为0.08-3.2g，搅拌时间为10-60min。其中硫酸铜、氯化铽六水合物的量可以根据需求进行调整。但乙二胺四乙酸的添加是必须的，只有添加0.02-0.5g的乙二胺四乙酸的量，才能使铽均匀掺杂至CuxTe材料中，并获得表面为毛刺状结构，如果不采用乙二胺四乙酸或其他配比，不能获得材料表面不均匀或不能获得表面为毛刺状结构。
进一步地，所述步骤c的超声时间为20-30min。选择在加入反应釜后超声，可以有效地使混合溶液与玻璃纤维布接触，进而提高包覆的均匀性。
进一步地，所述的步骤c的恒定温度为150-220℃，反应时间为2-18h。
本发明还包括，玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料，使用上述任一制备方法制备的玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料。
本发明与现有技术相比，其突出效果是：本发明的玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料的制备方法，制备工艺简单，对设备要求低，可控程度高。且通过选择一定配比的丙三醇和水，并结合一定配比的乙二胺四乙酸，以及特定的氯化铽、无水硫酸铜的共同协同作用，才能获得相应的材料，材料包覆均匀且表面为毛刺状结构，获得的材料比表面积较大，且还可借助铽的掺杂，提高CuxTe结构稳定性，提高CuxTe的光电性能。此外，选择在加入反应釜后超声，可以有效地使混合溶液与玻璃纤维布接触，进而提高包覆的均匀性，此外因玻璃纤维布的加入，可以有效解决材料聚集的问题，还可有利于形成均匀形貌和尺寸的复合材料，利于重复利用。通过合理的工艺控制，实现玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料的制备，该玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料大小均匀、形貌新颖，具有较好的性能，在能源、环保行业具有广泛的应用。
附图说明
图1是实施例1所制备玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料的SEM照片。
图2是实施例1所制备玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料的SEM放大照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限定本发明。
实施例1
玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料的制备方法，具体步骤如下：a.将0.222g亚碲酸钠溶于3ml丙三醇和47ml水的混合溶液中，搅拌，形成亚碲酸钠溶液；b.将所述亚碲酸钠溶液中依次加入0.2g的乙二胺四乙酸、0.005g氯化铽六水合物和0.16g无水硫酸铜，搅拌30min，形成混合溶液；c.将所述混合溶液和玻璃纤维布加入到四氟乙烯反应釜中，超声25min，并将反应釜放到恒温箱中，180℃条件下反应12h后，自然冷却至室温，清洗，干燥，即得到产品玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料。
附图1-2为该方法制备的玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料的SEM图，由图可知成功制备出了玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料，且尺寸均匀，且表面包覆均匀，材料表面为毛刺状结构，其中玻璃纤维布表面包覆的Tb掺杂CuxTe复合材料为毛刺组装层的结构，且具有较大的比表面，利于后期吸附其他材料，利于催化等应用；Tb的掺杂较好改性了材料，相比无Tb的掺杂的CuxTe，本申请的光电性能均较优，且还可借助玻璃纤维布进一步提高比表面，避免聚集。
比较例1，比较例与实施例1的区别在于步骤a不加入丙三醇，其他与实施例1相同，结果Tb掺杂CuxTe复合材料不能包覆在玻璃纤维布上。
比较例2，比较例与实施例1的区别在于步骤b不加入乙二胺四乙酸，其他与实施例1相同，结果Tb掺杂CuxTe复合材料表面包覆不均匀，且不为毛刺状结构。
比较例3，比较例与实施例1的区别在于步骤c不加入超声步骤，其他与实施例1相同，结果Tb掺杂CuxTe复合材料表面包覆不均匀。
比较例4，比较例与实施例1的区别在于步骤c中的氯化铽、无水硫酸铜换成其他种类的盐，如硝酸铽、硝酸铜、氯化铜等，其他与实施例1相同，结果Tb掺杂CuxTe复合材料表面包覆不均匀，且不为毛刺状结构。这是因为氯化铽中的氯根和无水硫酸铜中的硫酸根相互协同，进而进一步改善材料表面形貌。
实施例2
该实施例与实施例1的区别在于亚碲酸钠的量改变为0.444g，其他与实施例1相同，具体如下：a.将0.444g亚碲酸钠溶于3ml丙三醇和47ml水的混合溶液中，搅拌，形成亚碲酸钠溶液；b.将所述亚碲酸钠溶液中依次加入0.2g的乙二胺四乙酸、0.005g氯化铽六水合物和0.16g无水硫酸铜，搅拌30min，形成混合溶液；c.将所述混合溶液和玻璃纤维布加入到四氟乙烯反应釜中，超声25min，并将反应釜放到恒温箱中，180℃条件下反应12h后，自然冷却至室温，清洗，干燥，即得到产品玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料。
实施例3
该实施例与实施例1的区别在于无水硫酸铜的量改变为0.32g，其他与实施例1相同，具体如下：a.将0.222g亚碲酸钠溶于3ml丙三醇和47ml水的混合溶液中，搅拌，形成亚碲酸钠溶液；b.将所述亚碲酸钠溶液中依次加入0.2g的乙二胺四乙酸、0.005g氯化铽六水合物和0.32g无水硫酸铜，搅拌30min，形成混合溶液；c.将所述混合溶液和玻璃纤维布加入到四氟乙烯反应釜中，超声25min，并将反应釜放到恒温箱中，180℃条件下反应12h后，自然冷却至室温，清洗，干燥，即得到产品玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料。
实施例4
该实施例与实施例1的区别在于搅拌时间改变为60min，其他与实施例1相同，具体如下：a.将0.222g亚碲酸钠溶于3ml丙三醇和47ml水的混合溶液中，搅拌，形成亚碲酸钠溶液；b.将所述亚碲酸钠溶液中依次加入0.2g的乙二胺四乙酸、0.005g氯化铽六水合物和0.16g无水硫酸铜，搅拌60min，形成混合溶液；c.将所述混合溶液和玻璃纤维布加入到四氟乙烯反应釜中，超声25min，并将反应釜放到恒温箱中，180℃条件下反应12h后，自然冷却至室温，清洗，干燥，即得到产品玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料。
实施例5
该实施例与实施例1的区别在于乙二胺四乙酸的量改变为0.4g，其他与实施例1相同，具体如下：a.将0.222g亚碲酸钠溶于3ml丙三醇和47ml水的混合溶液中，搅拌，形成亚碲酸钠溶液；b.将所述亚碲酸钠溶液中依次加入0.4g的乙二胺四乙酸、0.005g氯化铽六水合物和0.16g无水硫酸铜，搅拌30min，形成混合溶液；c.将所述混合溶液和玻璃纤维布加入到四氟乙烯反应釜中，超声25min，并将反应釜放到恒温箱中，180℃条件下反应12h后，自然冷却至室温，清洗，干燥，即得到产品玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料。
实施例6
该实施例与实施例1的区别在于反应温度改变为200℃，其他与实施例1相同，具体如下：a.将0.222g亚碲酸钠溶于3ml丙三醇和47ml水的混合溶液中，搅拌，形成亚碲酸钠溶液；b.将所述亚碲酸钠溶液中依次加入0.2g的乙二胺四乙酸、0.005g氯化铽六水合物和0.16g无水硫酸铜，搅拌30min，形成混合溶液；c.将所述混合溶液和玻璃纤维布加入到四氟乙烯反应釜中，超声25min，并将反应釜放到恒温箱中，200℃条件下反应12h后，自然冷却至室温，清洗，干燥，即得到产品玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料。
实施例7
该实施例与实施例1的区别在于反应时间改变为18h，其他与实施例1相同，具体如下：a.将0.222g亚碲酸钠溶于3ml丙三醇和47ml水的混合溶液中，搅拌，形成亚碲酸钠溶液；b.将所述亚碲酸钠溶液中依次加入0.2g的乙二胺四乙酸、0.005g氯化铽六水合物和0.16g无水硫酸铜，搅拌30min，形成混合溶液；c.将所述混合溶液和玻璃纤维布加入到四氟乙烯反应釜中，超声25min，并将反应釜放到恒温箱中，180℃条件下反应18h后，自然冷却至室温，清洗，干燥，即得到产品玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料。
实施例8
该实施例与实施例1的区别在于氯化铽六水合物的量改变为0.01g，其他与实施例1相同，具体如下：a.将0.222g亚碲酸钠溶于3ml丙三醇和47ml水的混合溶液中，搅拌，形成亚碲酸钠溶液；b.将所述亚碲酸钠溶液中依次加入0.2g的乙二胺四乙酸、0.01g氯化铽六水合物和0.16g无水硫酸铜，搅拌30min，形成混合溶液；c.将所述混合溶液和玻璃纤维布加入到四氟乙烯反应釜中，超声25min，并将反应釜放到恒温箱中，180℃条件下反应12h后，自然冷却至室温，清洗，干燥，即得到产品玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料。
实施例9
该实施例与实施例1的区别在于丙三醇和水的量分别改变为6ml和94ml，其他与实施例1相同，具体如下：a.将0.222g亚碲酸钠溶于6ml丙三醇和94ml水的混合溶液中，搅拌，形成亚碲酸钠溶液；b.将所述亚碲酸钠溶液中依次加入0.2g的乙二胺四乙酸、0.005g氯化铽六水合物和0.16g无水硫酸铜，搅拌30min，形成混合溶液；c.将所述混合溶液和玻璃纤维布加入到四氟乙烯反应釜中，超声25min，并将反应釜放到恒温箱中，180℃条件下反应12h后，自然冷却至室温，清洗，干燥，即得到产品玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料。
实施例10
该实施例与实施例1的区别在于无水硫酸铜的量改变为0.08g，其他与实施例1相同，具体如下：a.将0.222g亚碲酸钠溶于3ml丙三醇和47ml水的混合溶液中，搅拌，形成亚碲酸钠溶液；b.将所述亚碲酸钠溶液中依次加入0.2g的乙二胺四乙酸、0.005g氯化铽六水合物和0.08g无水硫酸铜，搅拌30min，形成混合溶液；c.将所述混合溶液和玻璃纤维布加入到四氟乙烯反应釜中，超声25min，并将反应釜放到恒温箱中，180℃条件下反应12h后，自然冷却至室温，清洗，干燥，即得到产品玻璃纤维布@Tb掺杂CuxTe复合材料。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种高催化效率的中空纳米氟化铝球及其制备方法