一種水熱法製備硒化銅基納米晶的方法
2023-05-20 17:27:16
專利名稱：一種水熱法製備硒化銅基納米晶的方法
技術領域：
本發明屬於環境友好納米材料製備技術領域，涉及一種製備硒化銅基納米晶的方法，尤其涉及一種水熱法製備硒化銅基納米晶的方法。
背景技術：
近年來，納米材料的製備及其組裝應用相關研究課題已成為自然學科中一個研究重點。納米材料是指材料的三維尺度上至少有一個維度處於納米尺寸的範圍之內(I-IOOnm),或者以其作為基本組成單元所構成的材料。一般而言，材料的性質與晶體的尺寸的關係極為密切，當物質的尺寸進入納米量級以後，材料顆粒尺寸的減少會導致材料邊界條件的破壞，使得材料的能帶結構及其相關能級和對材料的尺寸具有較大的依賴性。隨著晶體尺寸的減小，一般情況下，連續能級會逐漸裂分為分立能級，而且能隙隨顆粒尺寸的減小而增加。而當能隙大於材料本身的熱能，或靜電能時，量子效應變得較為明顯，從而使得納米材料在光，電，磁等方面呈現出不同於其宏觀材料的性質。例如，本身屬於導體的金·屬在納米尺寸度可以變為絕緣體，而且其吸收譜會隨顆粒尺寸和聚集行為而變化。材料在納米尺度上所表現出的，不同於其本體材料的理化性質引發了人們極大的研究興趣，使得人們對納米材料在調控合成技術，納米形貌結構及其相應性質的人工剪裁方面和器件的組裝等方面進行了大量研究。在納米技術的研究和發展中主要涉及兩個方面的內容材料製備及應用開發。納米技術在經過近二十來年的發展已經取得重要的進展，在納米合成技術方面，一些系統的製備具有特定形貌的納米材料的合成已經逐漸建立。但由於在納米尺度下，影響晶體生長的因素很多，加之化合物本身在組成和晶體結構上的差異，建立普適性的納米材料的製備方法並不容易，同時為了滿足納米材料應用化要求，發展簡單溫和條件下製備具有特定結構和形貌的納米材料的合成方法仍然具有重要意義。納米技術的應用開發是納米技術發展的最終目的，納米材料表現出來的一些獨特的物理化學性質為其在不同領域的應用提供了眾多的可能性。第VI主族納米材料在日益蓬勃發展的無機納米功能材料與器件中扮演著重要的角色，這類材料已經顯示了與其體相材料不同的光學、電學、磁學、催化及氣敏等性能，可廣泛應用於各種重要的研究與生產領域。硒化物納米材料作為其中的典型代表具有優良的光電性能和抗磁性質，在非線性光學、電磁學、光電子學等領域具有廣闊的應用前景。例如，硒化物納米材料已被運用於太陽能電池、傳感器、生物醫學、選擇性電極、整流器等領域，因此硒化物納米材料是當前國內外材料領域的研究熱點之一。
發明內容
本發明以水熱法為合成手段，能夠大規模製備硒化銅基納米晶，其優點在於合成方法簡便，環保，高效。本發明是將硝酸銅與無機金屬鹽混合，以酒石酸為絡合劑，氨水鹼化，再加入亞硒酸鈉，以水合肼為還原劑經水熱反應，離心洗滌製得。本發明的一個較優實施例，所述的無機金屬鹽為鋅鹽，錫鹽、銦鹽，具體為硝酸鋅、四氯化錫、三氯化銦中的一種或以金屬原子等摩爾比例混合的幾種。本發明的一個較優實施例，所述的硝酸銅、無機金屬鹽與亞硒酸鈉的施加量是按照最終硒化銅基產物中各金屬原子的摩爾比值施加到水熱反應釜中。本發明的一個較優實施例，所述的水熱反應的溫度為180°C，反應3h。
圖I Cu2SnSe3的X射線衍射分析圖(XRD);
圖2 Cu2ZnSnSe4的X射線衍射分析圖(XRD);
圖3 Cu2SnSe3的掃描電鏡 圖4 Cu2SnSe3的掃描透射電子顯微圖(STEM)；
圖5 Cu2ZnSnSe4的掃描透射電子顯微圖(STEM)。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明進行詳細說明，以使本領域技術人員更好地理解本發明，但本發明並不局限於以下實施例。實施例I
Cu2SnSe3合成的具體步驟取硝酸銅與四氯化錫以O. 4mmol :0. 2mmol的比例加入到20ml的反應釜中，加入O. Ig酒石酸，加入3毫升的蒸餾水溶解，接著加入7ml的氨水，然後再加入O. 6mmol的亞硒酸鈉,最後加入8ml的水合肼裝爸180°C反應3h,取出自然冷卻最後離心即可得到Cu2SnSe3納米晶。實施例2
CuInSe2合成步驟取硝酸銅與三氯化銦以O. 2mmol :0. 2mmol的比例加入到20ml的反應釜中，加入O. Ig酒石酸，加入3毫升的蒸餾水溶解，接著加入7ml的氨水，然後再加入
O.4mmol的亞硒酸鈉，最後加入8ml的水合肼裝釜180°C反應3h，取出自然冷卻最後離心即可得到CuInSe2納米晶。實施例3
Cu2ZnSnSe4合成步驟取硝酸銅,硝酸鋅和四氯化錫以O. 4mmol :0. 2mmol :0. 2mmol的比例加入到20ml的反應釜中，加入O. Ig酒石酸，加入3毫升的蒸餾水溶解，接著加入7ml的氨水，然後再加入O. 8mmol的亞硒酸鈉,最後加入8ml的水合肼裝爸180°C反應3h,取出自然冷卻最後離心即可得到Cu2ZnSnSe4納米晶。實施例4
Cu2Se合成步驟取硝酸銅O. 4mmol加入到20mol的反應爸中，加入O. Ig酒石酸,加入3毫升的蒸餾水溶解，接著加入7ml的氨水，然後再加入O. 2mmol的亞硒酸鈉，最後加入8ml的水合肼裝釜180°C反應3h，取出自然冷卻最後離心即可得到Cu2Se納米晶。實施例5
Cu2ZnSnSe4的合成步驟取硝酸鋅和四氯化錫以4mmol 2mmol: 2mmol的比例加入到50ml的反應釜中，加入O. Ig酒石酸，加入3毫升的蒸餾水溶解，接著加入7ml的氨水，然後再加入8mmol的亞硒酸鈉，最後加入8ml的水合肼裝釜180°C反應3h，取出自然冷卻最後離心即可得到大量的Cu2ZnSnSe4納米晶。實施例6
Cu2SnSe3的合成步驟取硝酸銅與四氯化錫以4mmol:2mmol的比例加入到50ml的反應釜中，加入O. Ig酒石酸，加入3毫升的蒸餾水溶解，接著加入7ml的氨水，然後再加入
O.6mmol的亞硒酸鈉,最後加入8ml的水合肼裝爸180°C反應3h,取出自然冷卻最後離心即可得到大量的Cu2SnSe3納米晶。圖一和圖二分別是Cu2SnSe3和Cu2ZnSnSe4的XRD圖，從圖中可以看出不同樣品XRD衍射峰都出現在2 0=27.2° ,45. 1°、52. 6° ,65. 2° ,72.0°處，均符合各自的XRD圖譜特徵峰。 圖三是Cu2SnSe3掃描電鏡圖，通過圖片可以觀察到所得到的產物形貌是Cu2SnSe3納米晶。圖四和圖五分別是Cu2SnSe3和Cu2ZnSnSe4的STEM圖，由於硒化銅基納米晶的XRD特徵峰是相同的，所以需要通過測量它們的具體元素來進行區分，通過其Mapping可以發現樣品Cu2SnSe3的Cu、Sn、Se元素均勻分布其中，樣品Cu2ZnSnSe4的Cu、Sn、Zn、Se元素也均勻分布其中。
權利要求
1.一種水熱法製備硒化銅基納米晶的方法，是將硝酸銅與無機金屬鹽混合，以酒石酸為絡合劑，氨水鹼化，再加入亞硒酸鈉，以水合肼為還原劑經水熱反應，離心洗滌製得。
2.根據權利要求I所述的水熱法製備硒化銅基納米晶的方法，其特徵在於，所述的無機金屬鹽為鋅鹽，錫鹽、銦鹽，具體為硝酸鋅、四氯化錫、三氯化銦中的一種或以金屬原子等摩爾比例混合的幾種。
3.根據權利要求I所述的水熱法製備硒化銅基納米晶的方法，其特徵在於，所述的硝酸銅、無機金屬鹽與亞硒酸鈉的施加量是按照最終硒化銅基產物中各金屬原子的摩爾比值施加到水熱反應釜中。
4.根據權利要求I所述的水熱法製備硒化銅基納米晶的方法，其特徵在於，所述的水熱反應的溫度為180°C，反應3h。
全文摘要
本發明屬於環境友好納米材料製備技術領域，涉及一種製備硒化銅基納米晶的方法，尤其涉及一種水熱法製備硒化銅基納米晶的方法。本發明是將硝酸銅與無機金屬鹽混合，以酒石酸為絡合劑，氨水鹼化，再加入亞硒酸鈉，以水合肼為還原劑經水熱反應，離心洗滌製得。本發明以水熱法為合成手段，能夠大規模製備硒化銅基納米晶，其優點在於合成方法簡便，環保，高效。
文檔編號C01B19/04GK102897723SQ20121031211
公開日2013年1月30日 申請日期2012年8月29日 優先權日2012年8月29日
發明者施偉東, 石佳奇, 範偉強, 劉裴 申請人:江蘇大學