一種碲化鎘納米線及其製備方法
2023-05-07 17:54:41 1
專利名稱：一種碲化鎘納米線及其製備方法
一種碲化鎘納米線及其製備方法
技術領域：
本發明涉及納米線領域，具體地涉及碲化鎘納米線的製備方法。
背景技術：
納米線是一種二維(橫向)長度被限制在一百納米以下，一維(縱向)相對無限大，擁有顯著不同於其塊體的電學性能、光學性能的一維材料。碲化鎘是II-VI半導體化合物，能對可見光產生良好的光響應，在太陽能發電、紅外探測、X射線探測等光電轉化應用中起到重要作用。用碲化鎘作原材料製備的碲化鎘納米線，可以用於製作能實現單根納米線紅外探測的納米器件。性能優異的納米器件組成的光子電路，可以用於製造未來最有發展的光子計算機(optical computer)。納米器件組成的光子電路除用於計算機的信息處理夕卜，還可以用於微量化學分析、環境監控、成像等方面。碲化鎘納米線製成的光電轉化納米 器件擁有巨大的發展前景。目前製備碲化鎘納米線的方法主要有液相法和氣相沉積法。液相法工藝繁雜並且通過液相法製備的碲化鎘納米線表面粗糙、不容易控制，因此液相法製備的碲化鎘納米線很大程度上影響對其光電轉化的控制。氣相沉積法的可變因數較多，但通過氣相沉積法製得的碲化鎘納米線比較光滑，由於碲化鎘納米線生長的條件相當嚴格，特別在催化劑高溫融化成小液滴的尺寸這一步驟最為關鍵，因此在現有情況下使用氣相沉積法成功製備碲化鎘納米線的例子非常少，即使有成功製備碲化鎘納米線的報導，其工藝複雜繁瑣，對設備要求很高，不容易實現。
發明內容本發明所要解決的技術問題是提供一種碲化鎘納米線的製備方法。本發明通過氣相沉積法製備的碲化鎘納米線表面光滑，形貌較好，生產工藝簡單，具有極好的發展前景。本發明實現發明目的採用的技術方案具體包括以下步驟SI.加工基材洗滌並乾燥沸石，在沸石表面鍍一層金屬膜，將處理過的沸石保存於乾燥箱中；S2.將石英管水平放置在高溫管式爐中，取純碲化鎘粉末置於氣流上風口，處理過的沸石置於氣流下風口；S3.將高溫管式爐抽成真空，通入惰性氣體洗氣；S4.繼續通入惰性氣體，加熱碲化鎘粉末、沸石；S5.繼續以步驟S4的速率通入惰性氣體，將碲化鎘粉末與沸石一同冷卻到室溫，生成的碲化鎘納米線附著在沸石表面。優選地，所述步驟SI中，所述沸石為4A沸石或天然絲光沸石。優選地，所述步驟SI中，所述沸石表面所鍍金屬膜為金膜或鉍膜。優選地，所述步驟S2中，所述純碲化鎘粉末為10-15克。
優選地，所述步驟S3中，所述惰性氣體為氬氣或氬氣、氫氣混合氣體。優選地，所述步驟S3中，將所述高溫管式爐內氣壓控制在I X 10_4torr-5 X 10_5torr。優選地,所述步驟S4中，通入所述惰性氣體的流速為20_80sccm。優選地,所述步驟S4中，將高溫管式爐內壓力調至O. 1-0. 2atm。優選地，所述步驟S4中，加熱碲化鎘粉末的溫度控制在600-1000°C，加熱沸石的溫度控制在400-800°C。優選地，所述步驟S4中，所述保溫時間控制在1-2小時。通過本發明製備碲化鎘納米線的方法可操作性強，對實驗設備的要求較低，實驗 過程易控制，具有良好的應用發展前景。
圖1，製備碲化鎘納米線的流程圖。圖2，碲化鎘納米線生長過程示意圖。圖中，I為石英管，11為締化鎘粉末，12為處理過的沸石，13為締化鎘納米線。
具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。附圖I示出了製備碲化鎘納米線的流程圖，附圖2示出了碲化鎘納米線生長過程示意圖，11為碲化鎘粉末，放置在氣流上風口處，12為處理過的沸石，放置在氣流下風口處，經過反應，生成的碲化鎘納米線13附著在沸石12的表面。本發明是基於氣相沉積法使用沸石作為基材生長碲化鎘納米線，由於沸石是一種多孔材料，孔徑在納米級別，當其表面的金屬催化劑在高溫下熔融成金屬小液滴後，金屬小液滴會被吸收在沸石表面的孔中，分離成一個個納米級的金屬小液滴。利用惰性氣體作為輸運氣體，將碲化鎘蒸汽輸送至沸石表面並溶於金屬小液滴中，當金屬小液滴飽和後便析出締化鎘晶體，從而生長出締化鎘納米線。實施例I一種碲化鎘納米線的製備過程為SI.加工基材分別用丙酮、酒精、去離子水在超聲波中將4A沸石12洗滌十分鐘，洗滌後置於真空乾燥箱中徹底烘乾，在4A沸石12表面鍍一層金膜，將處理過的4A沸石12保存於乾燥箱中；S2.將石英管I水平放置在高溫管式爐中，取IOg純碲化鎘粉末11置於氣流上風口，處理過的4A沸石12置於氣流下風口 ；S3.將高溫管式爐抽成真空，通入氬氣洗氣3次，將高溫管式爐內氣壓控制在I X 10_4torr ；S4.繼續通入氬氣，氬氣的流速控制在為20sccm，將高溫管式爐內壓力調至
O.15atm,加熱碲化鎘粉末11的溫度控制在800°C，加熱4A沸石12的溫度控制在600°C，保溫I小時；S5.繼續以步驟S 4的速率通入氬氣，將碲化鎘粉末11與4A沸石12 —同冷卻到室溫，生成的碲化鎘納米線13附著在4A沸石表面。應當理解，本實施例的製備過程中，4A沸石為襯底，金膜為催化劑。應當理解，步驟S3中，通入氬氣是將其作為保護氣，步驟S4、S5中通入氬氣，是將其作為輸送碲化鎘蒸汽的輸運氣體。本實施例中，選用多孔材料4A沸石作為襯底，製備過程簡單，易於操作。溫度是影響碲化鎘納米線生長的重要因素，與其他現有製備碲化鎘納米線的方式相比，上述製備方法的溫度指標更加可控。實施例2 有時候為了使製備碲化鎘納米線基材的選擇範圍更寬，製備過程更易操作，可以選用天然絲光沸石作為襯底，選用鉍膜作催化劑，具體過程如下SI.加工基材分別用丙酮、酒精、去離子水在超聲波中將天然絲光沸石12洗滌十分鐘，洗滌後置於真空乾燥箱中徹底烘乾，在天然絲光沸石12表面鍍一層鉍膜，將處理過的天然絲光沸石12保存於乾燥箱中；S2.將石英管I水平放置在高溫管式爐中，取IOg純碲化鎘粉末11置於氣流上風口，處理過的天然絲光沸石12置於氣流下風口 ；S3.將高溫管式爐抽成真空，通入氬氣洗氣3次，將高溫管式爐內氣壓控制在I X 10_4torr ；S4.繼續以步驟S4的速率通入氬氣，將高溫管式爐內壓力調至O. 15atm，碲化鎘粉末11加熱的溫度控制在800°c，天然絲光沸石12加熱的溫度控制在600°C，保溫I小時；S5.繼續通入氬氣，將碲化鎘粉末11與天然絲光沸石12 —同冷卻到室溫，生成的碲化鎘納米線13附著在天然絲光沸石表面。通過上述製備方法製得的碲化鎘納米線，表面光滑，生長過程容易控制，對設備要求低，生產工藝簡單易行，具有很高的生產應用價值。在上述實施例中，僅對本發明進行了示範性描述，但是本領域技術人員在閱讀本專利申請後可以在不脫離本發明的精神和範圍的情況下對本發明進行各種修改。
權利要求
1.一種碲化鎘納米線的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟 51.加工基材洗滌並乾燥沸石，在沸石表面鍍一層金屬膜，將處理過的沸石保存於乾燥箱中； 52.將石英管水平放置在高溫管式爐中，取純碲化鎘粉末置於氣流上風口，處理過的沸石置於氣流下風口； 53.將高溫管式爐抽成真空，通入惰性氣體洗氣； 54.繼續通入惰性氣體，加熱碲化鎘粉末、沸石； 55.繼續通入惰性氣體，將碲化鎘粉末與沸石一同冷卻到室溫，生成的碲化鎘納米線附著在沸石表面。
2.根據權利要求I所述的一種碲化鎘納米線的製備方法，其特徵在於，所述步驟SI中，所述沸石為4A沸石或天然絲光沸石。
3.根據權利要求I所述的一種碲化鎘納米線的製備方法，其特徵在於，所述步驟SI中，所述沸石表面所鍍金屬膜為金膜或鉍膜。
4.根據權利要求I所述的一種碲化鎘納米線的製備方法，其特徵在於，所述步驟S2中，所述純碲化鎘粉末為10-15克。
5.根據權利要求I所述的一種碲化鎘納米線的製備方法，其特徵在於，所述步驟S3中，所述惰性氣體為氬氣或氬氣、氫氣混合氣體。
6.根據權利要求I所述的一種碲化鎘納米線的製備方法，其特徵在於，所述步驟S3中，將所述高溫管式爐內氣壓控制在IX l(T4torr_5X IO^torr0
7.根據權利要求I所述的一種碲化鎘納米線的製備方法，其特徵在於，所述步驟S4中，通入所述惰性氣體的流速控制在20_80sccm。
8.根據權利要求I所述的一種碲化鎘納米線的製備方法，其特徵在於，所述步驟S4中，將高溫管式爐內壓力控制在O. 1-0. 2atm。
9.根據權利要求I所述的一種碲化鎘納米線的製備方法，其特徵在於，所述步驟S4中，加熱碲化鎘粉末的溫度控制在600-1000°C，加熱沸石的溫度控制在400-800°C。
10.根據權利要求I所述的一種碲化鎘納米線的製備方法，其特徵在於，所述步驟S4中，所述加熱碲化鎘粉末、沸石的時間控制在1-2小時。
全文摘要
本發明提供了一種碲化鎘納米線的製備方法。具體步驟如下S1.加工基材洗滌並乾燥沸石，在沸石表面鍍一層金屬膜，將處理過的沸石保存於乾燥箱中；S2.將石英管水平放置在高溫管式爐中，取純碲化鎘粉末置於氣流上風口，處理過的沸石置於氣流下風口；S3.將高溫管式爐抽成真空，通入惰性氣體洗氣；S4.繼續通入惰性氣體，加熱碲化鎘粉末、沸石；S5.繼續通入惰性氣體，將碲化鎘粉末與沸石一同冷卻到室溫，生成的碲化鎘納米線附著在沸石表面。本發明製備碲化鎘納米線的方法可操作性強，對實驗設備的要求較低，實驗過程易控制，通過上述方法製備的碲化鎘納米線表面光滑，形貌較好，具有良好的應用前景。
文檔編號B82Y40/00GK102951619SQ20111025550
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月31日 優先權日2011年8月31日
發明者劉若鵬, 趙治亞, 繆錫根, 熊曉磊 申請人:深圳光啟高等理工研究院, 深圳光啟創新技術有限公司