室溫下硫化銀的制備及表征

王健壯 郭麗麗 武小滿 趙 喜 張艷鴿 李品將

(1.許昌學院化學化工學院，河南 許昌 461000；2.許昌學院表面微納米材料研究所，河南 許昌 461000)

硫化銀是Ⅰ～Ⅵ族的一種化學穩定性高的、窄能帶半導體材料，有較好的光電、熱電性能，現已被廣泛應用于光電池、光電導元件、紅外檢測器、快離子導體等制造業。最近硫化銀半導體因具有很大的磁阻效應和快離子導電性而受到人們的重視，為此許多用來制硫化銀的技術也應運而生[1]。而納米級硫化銀材料因產生較大的比表面以及量子尺寸效應，在光吸收、傳感、催化等方面，有更為廣泛而又重要的潛在性的應用熔點高﹑強度大﹑抗腐蝕性強，而且具有優良的機械、熱學、光學和電學性質[2-3]，主要應用于制造結構陶瓷和功能材料固體氧化物燃料電池等方面[4]。到目前為止，已經有很多合成Ag2S的方法。如Motte等人利用反膠束法合成了二維、三維有序排列的Ag2S納米顆粒[5]。Parkin等人在室溫下從液氨中合成了結晶的 Ag2S納米顆粒[1]。陸輕銥等人利用 AgNO3和硫脲在水溶液中形成一種不穩定的絡合物，在室溫下堿性溶液中經過緩慢分解，最終形成Ag2S-納米棒束[6]。此外還有一些制備 Ag2S的方法，如微乳法、溶膠凝膠離子植入技術[7]、模板法[8]、超聲法[9]、C射線誘導法和有機金屬前驅體法等等，但是這些方法經常需要復雜的反應過程和嚴格的反應條件。

而本文則使用更簡單的原料來合成硫化銀，以濺射過銀的導電玻璃、硫粉和NaOH為反應物，在水溶液中合成了Ag2S；以濺射過銀的導電玻璃、硫粉和叔丁醇鉀為反應物，在乙醇溶液中合成了Ag2S。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

TE214S電子天平：Sartorius；DZF-6050真空干燥箱：上海精宏實驗設備有限公司。

無水乙醇（AR）：國藥集團化學試劑有限公司；氫氧化鈉（AR）：國藥集團化學試劑有限公司；叔丁醇鉀（AR）：國藥集團化學試劑有限公司；硫粉（AR）：國藥集團化學試劑有限公司。

1.2 Ag2S的制備

（1）以NaOH和水為原料制備硫化銀

將8 g NaOH溶于20 mL水中，移入長試管中，然后將濺射過銀的導電玻璃浸入其中，銀面朝下，塞上脫脂棉，液面浸透棉花。將不同量的硫粉灑在脫脂棉上，避光放置7天后，分別用蒸餾水和無水乙醇浸泡多次，得到黑色樣品。

（2）以叔丁醇鉀乙醇溶液為介質制備硫化銀

將0.5 g叔丁醇鉀溶于20 mL無水乙醇中，移入長試管中，然后將濺射過銀的導電玻璃浸入其中，銀面朝下，塞上脫脂棉，液面浸透棉花。將不同量的硫粉灑在脫脂棉上，避光放置 7天后，分別用蒸餾水和無水乙醇浸泡多次，得到黑色樣品。

1.3 Ag2S的表征

利用Carla Zeiss 公司EVO LS-15掃描電子顯微鏡（SEM）觀察Ag2S的形貌；利用德國Bruker公司D8 Advance 型X射線衍射儀（XRD）分析Ag2S的晶型結構，工作電流30mA，工作電壓40kV，CuKα射線。

2 結果與討論

2.1 樣品的XRD物相分析

圖1為用不同質量S粉加入到NaOH水溶液中制得的Ag2S時的XRD圖，如圖1所示，所的樣品與標準圖譜（14-72）有偏差，為導電玻璃中氧化錫的衍射峰，b樣品中有少量的雜質峰。

圖1 不同質量S粉加入到NaOH水溶液中制得的Ag2S時的XRD圖：a 0.32 g S粉；b 0.64g S粉；c 1.28 g S粉

圖 2用不同質量 S粉加入叔丁醇鉀乙醇溶液中制得的Ag2S，其中a、b和c樣品的硫粉質量分別為0.32g、0.16g和0.032g，由圖可知a和c樣品的峰強度比較強，其峰位置與Ag2S標準圖譜的數據（14-72）有偏差，為導電玻璃中氧化錫的衍射峰。

圖2 不同質量S粉加入叔丁醇鉀乙醇溶液中制得的Ag2S的XRD圖：a 0.32 g S粉；b 0.16 g S粉；c 0.032 g S粉

2.2 樣品的SEM 形貌分析

圖3不同質量S粉加入到NaOH水溶液中制得的Ag2S時的SEM圖，其中a、b和c樣品所用的硫粉質量分別為0.32g、0.64g和1.28g。由圖可知，a樣品有一定程度的脫落，a、b和c樣品均為不規則小顆粒，約為1μm左右，隨著硫粉量的增加，對其形貌影響不大。

圖4不同質量S粉加入叔丁醇鉀乙醇溶液中制得的Ag2S的SEM圖，其中a、b、c樣品所用的硫粉質量分別為0.32g、0.64g、1.28g。由圖可知，樣品顆粒非常小，樣品均為規則小顆粒，分布均勻，粒徑大小越為30nm左右，隨著硫粉量的增加，對其形貌影響不大。

圖3 不同質量S粉加入到NaOH水溶液中制得的Ag2S時的SEM圖：a 0.32 g S粉；b 0.64g S粉；c 1.28 g S粉

圖4 不同質量S粉加入叔丁醇鉀乙醇溶液中制得的Ag2S的SEM圖：a 0.32 g S粉；b 0.16 g S粉；c 0.032 g S粉

3 結論

本文在室溫下用兩種簡單的方法來制備硫化銀：以濺射過銀的導電玻璃、硫粉和NaOH為反應物，在水中合成了Ag2S，得到約為1μm左右的顆粒；以濺射過銀的導電玻璃、硫粉和叔丁醇鉀為反應物，在乙醇溶液中合成了Ag2S，得到約為30nm左右的小顆粒。兩種方法制備的Ag2S納米粒子為均為單斜晶型，可見不同的堿介質對Ag2S的晶粒大小有影響，對其晶型沒有影響。

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