一種GeTe微晶的製備方法

2023-11-05 04:34:17

一種GeTe微晶的製備方法
【專利摘要】一種GeTe微晶的製備方法，涉及一種鐵電材料。將GeO2粉末加入盛有氨水溶液的容器中加熱，攪拌至溶液澄清得GeO2-氨水溶液；將Te粉或TeO2粉末，和NaBH4粉末加入盛有去離子水的容器中加熱，攪拌至形成紫紅色溶液，得Te-NaBH4溶液或TeO2-NaBH4溶液；將所得GeO2-氨水溶液加入所得Te-NaBH4溶液或TeO2-NaBH4溶液中，攪拌得沉澱；將所得的沉澱離心、洗滌，再分散於無水乙醇中，然後將含有沉澱的懸濁液移至培養皿上，乾燥後得黑色粉末；將得到的黑色粉末收集置於坩堝中，在惰性氣氛下對黑色粉末進行熱處理後，冷卻至室溫，得GeTe微晶。製備過程簡單，環境友好。
【專利說明】—種GeTe微晶的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鐵電材料，尤其是涉及以GeO2與Te單質或者TeO2為原料的一種GeTe微晶的製備方法。
【背景技術】
[0002]GeTe是一種有著非常優異性能的材料。首先，GeTe有望作為一種相變材料應用於下一代存儲器一相變存儲器中。第二，GeTe還是一種熱電材料。第二，GeTe還是目如已知的結構最簡單的鐵電材料。
[0003]目前製備GeTe材料的方法大致可以分為物理法與化學法。物理法包括熔煉法、磁控濺射法、熱蒸鍍法等；化學法包括氣相沉積法、有機液相合成法等。上述方法都能較好地製備出GeTe材料。但是要在溫和的條件下製備出低維化的GeTe顆粒依然存在著巨大的困難。為此，需要尋找一種製備GeTe微晶的簡便方法。
[0004]溼化學方法作為一種製備超細粉的方法是目前材料科學家研究的熱點之一。近年來，關於溼化學方法合成的文獻呈逐年上升的趨勢，這表明各國材料工作者在溼化學方法的合成及應用方面開展了廣泛的研究。而沉澱法作為溼化學法的一種是通過在配製的溶液中加入適當的沉澱劑，製備超細顆粒的前驅體沉澱物，再經過濾、洗滌、乾燥和熱處理得到超細粉末。這是一種高效、便捷的超細粉末製備方法。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在於提供一種GeTe微晶的製備方法。具體步驟如下:
[0006]I)將GeO2粉末加入盛有`氨水溶液的容器中，加熱，攪拌至溶液澄清，得GeO2-氨水溶液；
[0007]2)將Te粉或TeO2粉末，和NaBH4粉末加入盛有去離子水的圓底容器中加熱，攪拌至形成紫紅色溶液，得Te-NaBH4溶液或TeO2-NaBH4溶液；
[0008]3 )將步驟I)所得GeO2-氨水溶液加入步驟2 )所得Te-NaBH4溶液或TeO2-NaBH4溶液中，攪拌，得沉澱；
[0009]4)將步驟3)所得的沉澱離心、洗滌，再分散於無水乙醇中，然後將含有沉澱的懸濁液移至培養皿上，乾燥後得黑色粉末；
[0010]5)將步驟4)得到的黑色粉末收集置於坩堝中，在惰性氣氛下對黑色粉末進行熱處理後，冷卻至室溫，得GeTe微晶。
[0011]在步驟I)中，所述GeO2粉末與氨水溶液的配比可為0.2g: 10ml，其中GeO2粉末以質量計算，氨水溶液以體積計算，所述氨水溶液可採用百分數濃度3%的氨水溶液；所述加熱的條件可在水浴鍋中加熱，溫度為50~70°C ;所述攪拌的時間可為15~30min。
[0012]在步驟2)中，所述Te粉、NaBH4粉末與去離子水的質量比可為0.127g: (0.5~l)g: 10ml，其中，Te粉和NaBH4粉末以質量計算，去離子水以體積計算；所述TeO2粉末、NaBH4粉末與去離子水的質量比可為0.159g:(0.5~l)g: 10ml，其中，TeO2粉末和NaBH4粉末以質量計算，去離子水以體積計算；所述加熱的條件可在水浴鍋中加熱，溫度為60~700C ;所述攪拌的時間可為15~30min。
[0013]在步驟3)中，所述攪拌的時間可為I~3h。
[0014]在步驟4)中，所述離心可採用去離子水和無水乙醇離心，所述洗滌的次數可為3~5次；所述分散可採用超聲機分散；所述乾燥的條件可在60°C的真空乾燥箱中乾燥I~3h。
[0015]在步驟5)中，所述坩堝可採用氧化鋁坩堝；所述熱處理的條件可為:從室溫以IO0C /min 升至 350 ~450°C保溫 Ih。
[0016]本發明採用GeO2-氨水溶液與Te-NaBH4或者TeO2-NaBH4溶液混合、反應後，在惰性氣氛中熱處理製備GeTe微晶。本發明製備過程簡單，環境友好，高效地製備大量的GeTe微晶，解決了在傳統工藝上製備的複雜性、原料有毒、高成本等缺點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發明實施例1所製備的GeTe的XRD圖譜。
[0018]圖2是本發明實施例1所製備的GeTe的SEM照片。在圖2中，標尺為I μ m。
【具體實施方式】
[0019]下面通過實施例 結合附圖對本發明做進一步說明。
[0020]實施例1
[0021]量取IOml的3%氨水和0.2g的GeO2粉末溶液置於燒杯中。將燒杯移至水浴鍋中，於50~70°C水浴中攪拌15~30min，形成(NH4) xGey0z無色透明溶液。稱取0.127g的Te粉末和0.5的NaBH4粉末於圓底燒瓶中。加入IOml去離子水，於60~70°C水浴中攪拌15~30min,形成NaHTe紫紅色溶液。將GeO2溶液倒入圓底燒瓶使Te-NaBH4溶液中，攪拌Ih，得到棕褐色沉澱。再將所得的沉澱用去離子水和無水乙醇離心、洗滌3~5次；
[0022]向離心管中加入適量的無水乙醇，並將離心管置於超聲機中超聲10~15min，使沉澱充分分散到無水乙醇中。用膠頭滴管將懸濁液移到培養皿中。將培養皿移入60°C真空乾燥箱中，乾燥I~3h後，得到黑色粉末。
[0023]將烘乾後的黑色粉末倒入乾淨的氧化鋁坩堝放入管式爐中，並使粉末處在惰性氣氛下進行熱處理。設置溫度程序為，從室溫以10°c /min的升溫速率升至350°C並保溫lh，然後自然冷卻至室溫。得到GeTe微晶。
[0024]所製備的GeTe的XRD圖譜參見圖1，SEM照片參見圖2。
[0025]實施例2:
[0026]量取IOml的3%氨水和0.2g的GeO2粉末溶液置於燒杯中。將燒杯移至水浴鍋中，於50~70°C水浴中攪拌15~30min，形成(NH4)xGeyOz無色透明溶液。稱取0.159的TeO2粉末和0.5的NaBH4粉末於圓底燒瓶中。加入IOml去離子水，於60~70°C水浴中攪拌15~30min，形成NaHTe紫紅色溶液。將GeO2溶液倒入圓底燒瓶使TeO2-NaBH4溶液中，攪拌lh，得到棕褐色沉澱。再將所得的沉澱用去離子水和無水乙醇離心、洗滌3~5次；
[0027]向離心管中加入適量的無水乙醇，並將離心管置於超聲機中超聲10~15min，使沉澱充分分散到無水乙醇中。用膠頭滴管將懸濁液移到培養皿中。將培養皿移入60°C真空乾燥箱中，乾燥I~3h後，得到黑色粉末。
[0028]將烘乾後的黑色粉末倒入乾淨的氧化鋁坩堝放入管式爐中，並使粉末處在惰性氣氛下進行熱處理。設置溫度程序為:從室溫以10°c /min的升溫速率升至350°C並保溫lh，然後自然冷卻至室溫。得到GeTe微晶。
[0029]實施例3:
[0030]量取IOml的3%氨水和0.2g的GeO2粉末溶液置於燒杯中。將燒杯移至水浴鍋中，於50~70°C水浴中攪拌15~30min，形成(NH4)xGeyOz無色透明溶液。稱取0.127g的Te粉末和0.5g的NaBH4粉末於圓底燒瓶中。加入IOml去離子水，於60~70°C水浴中攪拌15~30min，形成NaHTe紫紅色溶液。將GeO2溶液倒入圓底燒瓶使Te-NaBH4溶液中，攪拌3h，得到棕褐色沉澱。再將所得的沉澱用去離子水和無水乙醇離心、洗滌3~5次；
[0031]向離心管中加入適量的無水乙醇，並將離心管置於超聲機中超聲10~15min，使沉澱充分分散到無水乙醇中。用膠頭滴管將懸濁液移到培養皿中。將培養皿移入60°C真空乾燥箱中，乾燥I~3h後，得到黑色粉末。
[0032]將烘乾後的黑色粉末倒入乾淨的氧化鋁坩堝放入管式爐中，並使粉末處在惰性氣氛下進行熱處理。設置溫度程序為:從室溫以10°c /min的升溫速率升至350°C並保溫lh，然後自然冷卻至室溫。得到GeTe微晶。
[0033]實施例4:
[0034]量取IOml的3%氨水和0.2g的GeO2粉末溶液置於燒杯中。將燒杯移至水浴鍋中，於50~70°C水浴中攪拌15~30min，形成(NH4) xGey0z無色透明溶液。稱取0.127g的Te粉末和0.5的NaBH4粉末於圓底燒 瓶中。加入IOml去離子水，於60~70°C水浴中攪拌15~30min,形成NaHTe紫紅色溶液。將GeO2溶液倒入圓底燒瓶使Te-NaBH4溶液中，攪拌Ih，得到棕褐色沉澱。再將所得的沉澱用去離子水和無水乙醇離心、洗滌3~5次；
[0035]向離心管中加入適量的無水乙醇，並將離心管置於超聲機中超聲10~15min，使沉澱充分分散到無水乙醇中。用膠頭滴管將懸濁液移到培養皿中。將培養皿移入60°C真空乾燥箱中，乾燥I~3h後，得到黑色粉末。
[0036]將烘乾後的黑色粉末倒入乾淨的氧化鋁坩堝放入管式爐中，並使粉末處在惰性氣氛下進行熱處理。設置溫度程序為:從室溫以10°c /min的升溫速率升至450°C並保溫lh，然後自然冷卻至室溫。得到GeTe微晶。
[0037]實施例5:
[0038]量取IOml的3%氨水和0.2g的GeO2粉末溶液置於燒杯中。將燒杯移至水浴鍋中，於50~70°C水浴中攪拌15~30min，形成(NH4) xGey0z無色透明溶液。稱取0.127g的Te粉末和0.5的NaBH4粉末於圓底燒瓶中。加入IOml去離子水，於60~70°C水浴中攪拌15~30min,形成NaHTe紫紅色溶液。將GeO2溶液倒入圓底燒瓶使Te-NaBH4溶液中，攪拌Ih，得到棕褐色沉澱。再將所得的沉澱用去離子水和無水乙醇離心、洗滌3~5次；
[0039]向離心管中加入適量的無水乙醇，並將離心管置於超聲機中超聲10~15min，使沉澱充分分散到無水乙醇中。用膠頭滴管將懸濁液移到培養皿中。將培養皿移入60°C真空乾燥箱中，乾燥I~3h後，得到黑色粉末。
[0040]將烘乾後的黑色粉末倒入乾淨的氧化鋁坩堝放入管式爐中，並使粉末處在惰性氣氛下進行熱處理。設置溫度程序為:從室溫以10°c /min的升溫速率升至400°C並保溫lh，然後自然冷卻至室溫。得到GeTe微晶。
[0041]實施例6:
[0042]量取IOml的3%氨水和0.2g的GeO2粉末溶液置於燒杯中。將燒杯移至水浴鍋中，於50~70°C水浴中攪拌15~30min，形成(NH4) xGey0z無色透明溶液。稱取0.127g的Te粉末和0.7的NaBH4粉末於圓底燒瓶中。加入IOml去離子水，於60~70°C水浴中攪拌15~30min,形成NaHTe紫紅色溶液。將GeO2溶液倒入圓底燒瓶使Te-NaBH4溶液中，攪拌Ih，得到棕褐色沉澱。再將所得的沉澱用去離子水和無水乙醇離心、洗滌3~5次；
[0043]向離心管中加入適量的無水乙醇，並將離心管置於超聲機中超聲10~15min，使沉澱充分分散到無水乙醇中。用膠頭滴管將懸濁液移到培養皿中。將培養皿移入60°C真空乾燥箱中，乾燥I~3h後，得到黑色粉末。
[0044]將烘乾後的黑色粉末倒入乾淨的氧化鋁坩堝放入管式爐中，並使粉末處在惰性氣氛下進行熱處理。設置溫度程序為:從室溫以10°c /min的升溫速率升至350°C並保溫lh，然後自然冷卻至室溫。得到GeTe微晶。
[0045]實施例7:
[0046]量取IOml的3%氨水和0.2g的GeO2粉末溶液置於燒杯中。將燒杯移至水浴鍋中，於50~70°C水浴中攪拌15~30min，形成(NH4)xGeyOz無色透明溶液。稱取0.159g的TeO2粉末和0.7g的NaBH4粉末於圓底燒瓶中。加入IOml去離子水，於60~70°C水浴中攪拌15~30min，形成NaHTe紫紅色溶液。將GeO2溶液倒入圓底燒瓶使Te-NaBH4溶液中，攪拌lh，得到棕褐色沉澱。再將所得的沉澱用去離子水和無水乙醇離心、洗滌3~5次；
[0047]向離心管中加入適量的無水乙醇，並將離心管置於超聲機中超聲10~15min，使沉澱充分分散到無水乙醇中。用`膠頭滴管將懸濁液移到培養皿中。將培養皿移入60°C真空乾燥箱中，乾燥I~3h後，得到黑色粉末。
[0048]將烘乾後的黑色粉末倒入乾淨的氧化鋁坩堝放入管式爐中，並使粉末處在惰性氣氛下進行熱處理。設置溫度程序為:從室溫以10°c /min的升溫速率升至350°C並保溫lh，然後自然冷卻至室溫。得到GeTe微晶。
[0049]實施例8:
[0050]量取IOml的3%氨水和0.2g的GeO2粉末溶液置於燒杯中。將燒杯移至水浴鍋中，於50~70°C水浴中攪拌15~30min，形成(NH4)xGeyOz無色透明溶液。稱取0.127g的Te粉末和l.0g的NaBH4粉末於圓底燒瓶中。加入IOml去離子水，於60~70°C水浴中攪拌15~30min，形成NaHTe紫紅色溶液。將GeO2溶液倒入圓底燒瓶使Te-NaBH4溶液中，攪拌lh，得到棕褐色沉澱。再將所得的沉澱用去離子水和無水乙醇離心、洗滌3~5次；
[0051]向離心管中加入適量的無水乙醇，並將離心管置於超聲機中超聲10~15min，使沉澱充分分散到無水乙醇中。用膠頭滴管將懸濁液移到培養皿中。將培養皿移入60°C真空乾燥箱中，乾燥I~3h後，得到黑色粉末。
[0052]將烘乾後的黑色粉末倒入乾淨的氧化鋁坩堝放入管式爐中，並使粉末處在惰性氣氛下進行熱處理。設置溫度程序為:從室溫以10°c /min的升溫速率升至350°C並保溫lh，然後自然冷卻至室溫。得到GeTe微晶。
[0053]實施例9:
[0054]量取IOml的3%氨水和0.2g的GeO2粉末溶液置於燒杯中。將燒杯移至水浴鍋中，於50~70°C水浴中攪拌15~30min，形成(NH4)xGeyOz無色透明溶液。稱取0.159g的TeO2粉末和l.0g的NaBH4粉末於圓底燒瓶中。加入IOml去離子水，於60~70°C水浴中攪拌15~30min，形成NaHTe紫紅色溶液。將GeO2溶液倒入圓底燒瓶使Te-NaBH4溶液中，攪拌lh，得到棕褐色沉澱。再將所得的沉澱用去離子水和無水乙醇離心、洗滌3~5次；
[0055]向離心管中加入適量的無水乙醇，並將離心管置於超聲機中超聲10~15min，使沉澱充分分散到無水乙醇中。用膠頭滴管將懸濁液移到培養皿中。將培養皿移入60°C真空乾燥箱中，乾燥I~3h後，得到黑色粉末。
[0056]將烘乾後的黑色粉末倒入乾淨的氧化鋁坩堝放入管式爐中，並使粉末處在惰性氣氛下進行熱處理。設置溫度程序為:從室溫以10°c /min的升溫速率升至350°C並保溫lh，然後自然冷卻至室溫。得到GeTe微晶`。
【權利要求】
1.一種GeTe微晶的製備方法，其特徵在於包括以下步驟:1)將GeO2粉末加入盛有氨水溶液的容器中，加熱，攪拌至溶液澄清，得GeO2-氨水溶液；2)將Te粉或TeO2粉末，和NaBH4粉末加入盛有去離子水的圓底容器中加熱，攪拌至形成紫紅色溶液，得Te-NaBH4溶液或TeO2-NaBH4溶液；3)將步驟I)所得GeO2-氨水溶液加入步驟2)所得Te-NaBH4溶液或TeO2-NaBH4溶液中，攪拌，得沉澱；4)將步驟3)所得的沉澱離心、洗滌，再分散於無水乙醇中，然後將含有沉澱的懸濁液移至培養皿上，乾燥後得黑色粉末；5)將步驟4)得到的黑色粉末收集置於坩堝中，在惰性氣氛下對黑色粉末進行熱處理後,冷卻至室溫，得GeTe微晶。
2.如權利要求1所述一種GeTe微晶的製備方法，其特徵在於在步驟I)中，所述GeO2粉末與氨水溶液的配比為0.2g: 10ml，其中GeO2粉末以質量計算，氨水溶液以體積計算，所述氨水溶液採用百分數濃度3%的氨水溶液。
3.如權利要求1所述一種GeTe微晶的製備方法，其特徵在於在步驟I)中，所述加熱的條件是在水浴鍋中加熱，溫度為50~70°C ;所述攪拌的時間可為15~30min。
4.如權利要求1所述一種GeTe微晶的製備方法，其特徵在於在步驟2)中，所述Te粉、NaBH4粉末與去離子水的質量比為0.127g: (0.5~I) g: 10ml，其中，Te粉和NaBH4粉末以質量計算，去離子水`以體積計算；所述TeO2粉末、NaBH4粉末與去離子水的質量比為0.159g: (0.5~l)g: 10ml，其中，TeO2粉末和NaBH4粉末以質量計算，去離子水以體積計算。
5.如權利要求1所述一種GeTe微晶的製備方法，其特徵在於在步驟2)中，所述加熱的條件是在水浴鍋中加熱，溫度為60~70°C ;所述攪拌的時間可為15~30min。
6.如權利要求1所述一種GeTe微晶的製備方法，其特徵在於在步驟3)中，所述攪拌的時間為I~3h。
7.如權利要求1所述一種GeTe微晶的製備方法，其特徵在於在步驟4)中，所述離心採用去離子水和無水乙醇離心，所述洗滌的次數為3~5次。
8.如權利要求1所述一種GeTe微晶的製備方法，其特徵在於在步驟4)中，所述分散採用超聲機分散。
9.如權利要求1所述一種GeTe微晶的製備方法，其特徵在於在步驟4)中，所述乾燥的條件是在60°C的真空乾燥箱中乾燥I~3h。
10.如權利要求1所述一種GeTe微晶的製備方法，其特徵在於在步驟5)中，所述坩堝採用氧化鋁坩堝；所述熱處理的條件為:從室溫以10°c /min升至350~450°C保溫lh。
【文檔編號】C01B19/04GK103552998SQ201310487911
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月17日 優先權日:2013年10月17日
【發明者】孫志梅, 丁宗財, 周健 申請人:廈門大學