室温下硫化银的制备及表征

王健壮 郭丽丽 武小满 赵 喜 张艳鸽 李品将

(1.许昌学院化学化工学院，河南 许昌 461000；2.许昌学院表面微纳米材料研究所，河南 许昌 461000)

硫化银是Ⅰ～Ⅵ族的一种化学稳定性高的、窄能带半导体材料，有较好的光电、热电性能，现已被广泛应用于光电池、光电导元件、红外检测器、快离子导体等制造业。最近硫化银半导体因具有很大的磁阻效应和快离子导电性而受到人们的重视，为此许多用来制硫化银的技术也应运而生[1]。而纳米级硫化银材料因产生较大的比表面以及量子尺寸效应，在光吸收、传感、催化等方面，有更为广泛而又重要的潜在性的应用熔点高﹑强度大﹑抗腐蚀性强，而且具有优良的机械、热学、光学和电学性质[2-3]，主要应用于制造结构陶瓷和功能材料固体氧化物燃料电池等方面[4]。到目前为止，已经有很多合成Ag2S的方法。如Motte等人利用反胶束法合成了二维、三维有序排列的Ag2S纳米颗粒[5]。Parkin等人在室温下从液氨中合成了结晶的 Ag2S纳米颗粒[1]。陆轻铱等人利用 AgNO3和硫脲在水溶液中形成一种不稳定的络合物，在室温下碱性溶液中经过缓慢分解，最终形成Ag2S-纳米棒束[6]。此外还有一些制备 Ag2S的方法，如微乳法、溶胶凝胶离子植入技术[7]、模板法[8]、超声法[9]、C射线诱导法和有机金属前驱体法等等，但是这些方法经常需要复杂的反应过程和严格的反应条件。

而本文则使用更简单的原料来合成硫化银，以溅射过银的导电玻璃、硫粉和NaOH为反应物，在水溶液中合成了Ag2S；以溅射过银的导电玻璃、硫粉和叔丁醇钾为反应物，在乙醇溶液中合成了Ag2S。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

TE214S电子天平：Sartorius；DZF-6050真空干燥箱：上海精宏实验设备有限公司。

无水乙醇（AR）：国药集团化学试剂有限公司；氢氧化钠（AR）：国药集团化学试剂有限公司；叔丁醇钾（AR）：国药集团化学试剂有限公司；硫粉（AR）：国药集团化学试剂有限公司。

1.2 Ag2S的制备

（1）以NaOH和水为原料制备硫化银

将8 g NaOH溶于20 mL水中，移入长试管中，然后将溅射过银的导电玻璃浸入其中，银面朝下，塞上脱脂棉，液面浸透棉花。将不同量的硫粉洒在脱脂棉上，避光放置7天后，分别用蒸馏水和无水乙醇浸泡多次，得到黑色样品。

（2）以叔丁醇钾乙醇溶液为介质制备硫化银

将0.5 g叔丁醇钾溶于20 mL无水乙醇中，移入长试管中，然后将溅射过银的导电玻璃浸入其中，银面朝下，塞上脱脂棉，液面浸透棉花。将不同量的硫粉洒在脱脂棉上，避光放置 7天后，分别用蒸馏水和无水乙醇浸泡多次，得到黑色样品。

1.3 Ag2S的表征

利用Carla Zeiss 公司EVO LS-15扫描电子显微镜（SEM）观察Ag2S的形貌；利用德国Bruker公司D8 Advance 型X射线衍射仪（XRD）分析Ag2S的晶型结构，工作电流30mA，工作电压40kV，CuKα射线。

2 结果与讨论

2.1 样品的XRD物相分析

图1为用不同质量S粉加入到NaOH水溶液中制得的Ag2S时的XRD图，如图1所示，所的样品与标准图谱（14-72）有偏差，为导电玻璃中氧化锡的衍射峰，b样品中有少量的杂质峰。

图1 不同质量S粉加入到NaOH水溶液中制得的Ag2S时的XRD图：a 0.32 g S粉；b 0.64g S粉；c 1.28 g S粉

图 2用不同质量 S粉加入叔丁醇钾乙醇溶液中制得的Ag2S，其中a、b和c样品的硫粉质量分别为0.32g、0.16g和0.032g，由图可知a和c样品的峰强度比较强，其峰位置与Ag2S标准图谱的数据（14-72）有偏差，为导电玻璃中氧化锡的衍射峰。

图2 不同质量S粉加入叔丁醇钾乙醇溶液中制得的Ag2S的XRD图：a 0.32 g S粉；b 0.16 g S粉；c 0.032 g S粉

2.2 样品的SEM 形貌分析

图3不同质量S粉加入到NaOH水溶液中制得的Ag2S时的SEM图，其中a、b和c样品所用的硫粉质量分别为0.32g、0.64g和1.28g。由图可知，a样品有一定程度的脱落，a、b和c样品均为不规则小颗粒，约为1μm左右，随着硫粉量的增加，对其形貌影响不大。

图4不同质量S粉加入叔丁醇钾乙醇溶液中制得的Ag2S的SEM图，其中a、b、c样品所用的硫粉质量分别为0.32g、0.64g、1.28g。由图可知，样品颗粒非常小，样品均为规则小颗粒，分布均匀，粒径大小越为30nm左右，随着硫粉量的增加，对其形貌影响不大。

图3 不同质量S粉加入到NaOH水溶液中制得的Ag2S时的SEM图：a 0.32 g S粉；b 0.64g S粉；c 1.28 g S粉

图4 不同质量S粉加入叔丁醇钾乙醇溶液中制得的Ag2S的SEM图：a 0.32 g S粉；b 0.16 g S粉；c 0.032 g S粉

3 结论

本文在室温下用两种简单的方法来制备硫化银：以溅射过银的导电玻璃、硫粉和NaOH为反应物，在水中合成了Ag2S，得到约为1μm左右的颗粒；以溅射过银的导电玻璃、硫粉和叔丁醇钾为反应物，在乙醇溶液中合成了Ag2S，得到约为30nm左右的小颗粒。两种方法制备的Ag2S纳米粒子为均为单斜晶型，可见不同的碱介质对Ag2S的晶粒大小有影响，对其晶型没有影响。

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