一種聚吡咯/銀@硫化銀核殼結構納米線及其用途和制備方法技術

本發明專利技術涉及一種聚吡咯/銀@硫化銀核殼結構納米線及其用途和制備方法，聚吡咯/銀@硫化銀核殼結構納米線，包括三層結構，第一層為光滑、均一的銀納米線，第二層為緊密包裹在銀納米線表面的硫化銀小顆粒，第三層為在銀@硫化銀核殼結構納米線表面電沉積的聚吡咯。制備方法包括以下步驟：(1)合成Ag納米線；(2)制備Ag@Ag2S納米線；(3)制備聚吡咯/Ag@Ag2S核殼結構納米線。利用兩步刻蝕法首次合成出銀@硫化銀核殼結構納米線。耦合銀@硫化銀納米線與聚吡咯，構建了一個新穎高效的光電化學傳感器平臺。銀納米線核可以快速的轉移電子并有效的阻礙電子與空穴的重組。聚吡咯拓寬了電極對可見光的吸收范圍，提高光電流轉化效率。

【技術實現步驟摘要】
一種聚吡咯/銀@硫化銀核殼結構納米線的制備方法以及用途
本專利技術屬于聚合物/金屬@金屬半導體核殼納米異質結構的合成方法領域，具體涉及一種聚吡咯/銀@硫化銀核殼結構納米線及其用途和制備方法。
技術介紹
金屬基半導體納米材料，在光電催化、光降解、能量轉化等領域受到眾多的關注。由于大多數半導體光催化劑受制于其對可見光區的低吸收效率或其低的電荷轉移能力。為了克服這些困難，金屬-半導體異質材料應運而生。金屬-半導體異質光催化劑能夠有效地提高光催化效率，因為金屬異質材料能夠加快電子轉移速度，疏散半導體材料表面的電荷并且有效的阻礙電子與空穴的重組。因其優越的光催化性能和銀卓越的電子轉移、運輸能力，金屬-半導體異質銀@硫化銀納米線材料得到廣泛的關注。并且硫化銀納米顆粒均勻的分布在銀納米線的表面，可以加速材料表面電子的轉移，有效的阻礙電子與空穴的重組。然而，硫化銀的寬能帶限制了其對可見光的吸收，降低了對太陽光的利用率。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種聚吡咯/銀@硫化銀核殼結構納米線及其用途和制備方法，具體技術方案如下：一種聚吡咯/銀@硫化銀核殼結構納米線，包括三層結構，第一層為光滑、均一的銀納米線，第二層為緊密包裹在銀納米線表面的硫化銀小顆粒，第三層為在銀@硫化銀核殼結構納米線表面電沉積的聚吡咯。進一步地，所述銀納米線直徑為20-30納米，和/或，所述聚吡咯對可見光吸收系數大、導電性好。上述聚吡咯/銀@硫化銀核殼結構納米線的制備方法，包括以下步驟：(1)合成Ag納米線；(2)制備Ag@Ag2S納米線；(3)制備聚吡咯/Ag@Ag2S核殼結構納米線。進一步地，步驟(1)采用多元醇還原法制備：(1-1)將含有聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇加入到小燒杯中；(1-2)將其放在磁力攪拌器上攪拌；(1-3)向燒瓶中逐滴加入AgNO3的乙二醇溶液，并加入一滴AgCl的澄清液；(1-4)將小燒杯中的溶液倒入圓底燒瓶內，并放在油浴鍋里繼續加熱攪拌；(1-5)產物分別用丙酮、二次水離心清洗。進一步地，步驟(2)中，將先前合成出的Ag納米線加入到Na2S溶液中，反應在室溫下放置一段時間，產物用乙醇、二次水分別離心清洗三遍。進一步地，步驟(3)中聚吡咯/Ag@Ag2S核殼結構納米線修飾電極采用如下步驟制備：(3-1)準備Ag@Ag2S納米線修飾的玻碳電極；(3-2)將玻碳電極超聲清洗潔凈后在室溫下干燥；(3-3)將事先制備好的Ag@Ag2S納米線溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，超聲分散后滴到玻碳電極上；(3-4)干燥后得到Ag@Ag2S納米線修飾的玻碳電極；(3-5)用循環伏安掃描方法在修飾后的電極表面上包裹上一層聚吡咯薄膜，得到聚吡咯/Ag@Ag2S核殼結構納米線。進一步地，刻蝕時間為0-48小時，循環伏安掃描圈數為4-18圈。進一步地，步驟(1-1)中，聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液質量濃度為0.015-0.025g/mL；步驟(1-2)中，攪拌20min；步驟(1-3)中采用濃度為0.1-0.2mol/L的硝酸鹽的乙二醇溶液；步驟(1-4)中，攪拌30min；步驟(1-5)中，先用丙酮離心清洗3次，再用二次水離心清洗3次。進一步地，步驟(2)中，采用0.001-0.01M的Na2S溶液，銀納米線在Na2S溶液的濃度1.0-1.5M，反應在室溫下放置4-48h，產物用乙醇、二次水分別離心清洗3次。上述聚吡咯/銀@硫化銀核殼結構納米線的用途，作為光電化學傳感器，用于對焦棓酸進行光電化學檢測。與目前現有技術相比，本專利技術利用兩步刻蝕法首次合成出銀@硫化銀核殼結構納米線。耦合銀@硫化銀納米線與聚吡咯，構建了一個新穎高效的光電化學傳感器平臺。銀納米線核可以快速的轉移電子并有效的阻礙電子與空穴的重組。聚吡咯拓寬了電極對可見光的吸收范圍，提高光電流轉化效率。通過對焦棓酸的檢測，聚吡咯/銀@硫化銀光電化學傳感器表現出響應快速、靈敏度高、選擇性好等優點。所設計的聚吡咯/銀@硫化銀光電化學傳感器在光電化學傳感器的發展中有著潛在的應用潛能。附圖說明圖1為實施例1制備的銀納米線的掃描電子顯微鏡SEM圖；圖2為實施例1制備的銀@硫化銀的掃描電子顯微鏡SEM圖；圖3為實施例1制備的銀納米線和銀@硫化銀異質結構納米線的XRD圖；圖4為實施例1制備的聚吡咯/銀@硫化銀異質電極與銀@硫化銀材料電極的電化學阻抗圖；圖5為實施例1制備的聚吡咯/銀@硫化銀異質電極與銀@硫化銀材料電極對焦棓酸進行光電化學檢測的光電流響應圖；曲線a0為實施例1銀@硫化銀材料電極在pH＝7.4的磷酸緩沖溶液中未加焦棓酸的光電流響應曲線；曲線b0為實施例1聚吡咯/銀@硫化銀納米線異質電極在pH＝7.4的磷酸緩沖溶液中未加焦棓酸的光電流響應曲線；曲線a1為實施例1制備的銀@硫化銀材料電極在pH＝7.4的磷酸緩沖溶液中加入100μM焦棓酸的光電流響應曲線；曲線b1為實施例1制備的聚吡咯/銀@硫化銀納米線異質電極在在pH＝7.4的磷酸緩沖溶液中加入100μM焦棓酸的光電流響應曲線；圖6為實施例1制備的聚吡咯/銀@硫化銀納米線異質電極在加入不同焦棓酸時的光電流響應曲線；圖7為實施例1制備的聚吡咯/銀@硫化銀納米線異質電極的光電流與焦棓酸濃度的線性關系。具體實施方式下面根據附圖對本專利技術進行詳細描述，其為本專利技術多種實施方式中的一種優選實施例。在一個實施例中，提供一種聚吡咯/Ag@Ag2S核殼結構納米線的制備方法，包括以下步驟：(a)Ag納米線的合成。Ag納米線是通過一種改進的多元醇還原法制備的，是將含有聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇加入到小燒杯中，并將其放在磁力攪拌器上攪拌。然后，向燒瓶中逐滴加入AgNO3的乙二醇溶液，并加入一滴AgCl的澄清液。將小燒杯中的溶液倒入圓底燒瓶內，并放在油浴鍋里繼續加熱攪拌。產物分別用丙酮、二次水離心清洗。(b)Ag@Ag2S納米線的制備。將先前合成出的Ag納米線加入到Na2S溶液中，反應在室溫下放置一段時間，產物用乙醇、二次水分別離心清洗三遍。(c)聚吡咯/Ag@Ag2S核殼結構納米線的制備。聚吡咯/Ag@Ag2S核殼結構納米線修飾電極是由以下幾步制備的：首先，準備Ag@Ag2S納米線修飾的玻碳電極。將玻碳電極超聲清洗潔凈后在室溫下干燥，將事先制備好的Ag@Ag2S納米線溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，超聲分散后滴到玻碳電極上，干燥后得到Ag@Ag2S納米線修飾的玻碳電極。隨后，用循環伏安掃描方法在修飾后的電極表面上包裹上一層聚吡咯薄膜，得到聚吡咯/Ag@Ag2S核殼結構納米線。刻蝕時間為0-48小時，循環伏安掃描圈數為4-18圈。在另一實施例中，一種聚吡咯/銀@硫化銀核殼結構納米線，有三層結構。第一層為光滑、均一的銀納米線，直徑為20-30納米；第二層為緊密包裹在銀納米線表面的硫化銀小顆粒；第三層為在銀@硫化銀核殼結構納米線表面電沉積的對可見光吸收系數大、導電性好的聚吡咯。聚吡咯/銀@硫化銀核殼結構納米線的制備方法，包括以下步驟：(a)銀納米線的制備：將質量濃度為0.015-0.025g/mL的聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液加入到小燒杯中，并將其放在磁力攪拌器上攪拌20min。然后，向燒瓶中逐滴加入濃度為0.1-0.2mol/L的硝酸鹽的乙二醇溶液，并加入一滴AgCl的澄清液。將小燒杯中的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種聚吡咯/銀@硫化銀核殼結構納米線，其特征在于，包括三層結構，第一層為光滑、均一的銀納米線，第二層為緊密包裹在銀納米線表面的硫化銀小顆粒，第三層為在銀@硫化銀核殼結構納米線表面電沉積的聚吡咯。

【技術特征摘要】
1.一種聚吡咯/銀@硫化銀核殼結構納米線的制備方法，其特征在于，所述聚吡咯/銀@硫化銀核殼結構納米線包括三層結構，第一層為光滑、均一的銀納米線，第二層為緊密包裹在銀納米線表面的硫化銀小顆粒，第三層為在銀@硫化銀核殼結構納米線表面電沉積的聚吡咯，包括以下步驟：(1)采用多元醇還原法制備合成Ag納米線，包括：(1-1)將含有聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇加入到小燒杯中，聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇溶液質量濃度為0.015-0.025g/mL；(1-2)將其放在磁力攪拌器上攪拌20min；(1-3)向燒瓶中逐滴加入AgNO3的乙二醇溶液，并加入一滴AgCl的澄清液，AgNO3的乙二醇溶液的濃度為0.1-0.2mol/L；(1-4)將小燒杯中的溶液倒入圓底燒瓶內，并放在油浴鍋里繼續加熱攪拌30min；(1-5)產物分別用丙酮、二次水離心清洗：先用丙酮離心清洗3次，再用二次水離心清洗3次；(2)制備Ag@Ag2S納米線；(3)制備聚吡咯/Ag@Ag2S核殼結構納米線。2.如權利要求1所述聚吡咯/銀@硫化銀核殼結構納米線的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，將先前合成出的Ag納米線加入到N...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張小俊，胡晴晴，
申請(專利權)人：安徽師范大學，
類型：發明
國別省市：安徽;34