一種微波水熱製備花簇狀SnS納米粒子的方法

2024-02-24 05:09:15 3

專利名稱：一種微波水熱製備花簇狀SnS 納米粒子的方法
技術領域：
本發明涉及一種製備花簇狀SnS納米粒子的方法，具體涉及一種微波水熱製備花簇狀SnS納米粒子的方法。
背景技術：
SnS是IV VI族具有層狀斜方晶體結構的半導體材料，其光學直接帶隙和間接帶隙分別為1. 3 1. 5eV和1. 0 1. leV，與太陽輻射中的可見光有很好的光譜匹配，光電轉換效率達25%，非常適合用作太陽能電池中的光吸收層，也可作為電致發光顯示器的近紅外探測器和光電壓設備。另外構成SnS的Sn元素和S元素地球含量豐富，而且無毒，因此，SnS作為一種具有潛在應用前景的無毒、環保的新型光電轉換材料，近年來逐漸受到了人們極大關注。迄今為止，在特定的反應條件下，已經成功的製備出了 SnS納米線[Yingkai Liu, Dedong Hou, Guanghou Wang. Chemical Physics Letters, 379 (2003) 67-73.]、納米棒 [H. L. Su, Y. Xie, Y. J. Xiong, P. Gao, Y. T. Qian, J. Solid State Chem. 161 (2001) 190—196.]、 納米帶[C. H. An, K. B. Tang, G. Z. Shen，C. R. Wang, Q. Yang, B. Hai，Y. T. Qian, J. Crystal Growth 244(2002)333-338.]> g f] [S. Y. Hong, R. Popovitz-Biro, Y. Prior, R. Tenne, J. Am. Chem. Soc. 125 (2005) 10470-10474·]、納米片[Guozhen Shen，Di Chen, Kaibin Tang, Liying Huang, et al. Inorganic Chemistry Communications. 6 (2003) 178-180.]等具有特殊形貌的粉體。以上文獻報導合成形貌新穎獨特的粉體，但是涉及納米粉體自組裝較少。 微波水熱法具有高反應效率，操作方法簡單，無需惰性氣體的保護，簡單而且重複性高等優點。鑑於微波水熱一些獨特的優點和表面活性劑形貌控制作用，將兩者相結合在製備自組裝花簇狀SnS粉體方面的研究尚未見報導。因此，本實驗嘗試採用微波水熱法，在表面活性劑CTAB輔助下，由SnCl2 ·2Η20和CH3CSNH2合成花簇狀SnS微球，這些花簇狀微球是由納米片自組裝而成的。

發明內容
本發明目的在於提供一種設備簡單，易於操作，製備時間短，成本低的微波水熱製備花簇狀SnS納米粒子的方法。為達到上述目的，本發明採用的技術方案是1)將分析純的SnCl2 · 2Η20用濃鹽酸溶解後，再加入去離子水配製成Sn2+濃度為 0. 01mol/L 1. Omol/L 的透明溶液 A ；2)將分析純的硫代乙醯胺(TAA)加入去離子水中配製成S2_濃度為0. 02mol/L 2. Omol/L的透明溶液B;3)將分析純的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)加入溶液A中，配製成十六烷基三甲基溴化銨濃度為0. 0025mol/L 0. 125mol/L的透明溶液，所得溶液記為C ；4)在磁力攪拌下向C溶液中滴加溶液B，最終使得Sn2+ 爐_摩爾比為1 (1 10)，形成前驅物溶液D ；
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5)將溶液D倒入水熱反應釜中，填充度控制在40% 80% ；密封水熱反應釜， 將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中；選擇控溫模式進行反應，水熱溫度控制在100°C 180°C，壓力為1 3. OMPa,反應時間控制在IOmin 120min，反應結束後自然冷卻到室溫；6)打開水熱反應釜，產物通過離心收集，然後分別採用去離子水和無水乙醇或異丙醇洗滌1 3次，再置於電熱鼓風乾燥箱中在40°C 70°C下乾燥得最終產物花簇狀SnS 納米粒子。本發明採用微波水熱法，快速製備出顆粒大小均勻花簇狀SnS粒子，由於反應在液相中一次完成，不需要後期處理，且工藝設備簡單，反應周期短。


圖1是本發明實施例1所製備的花簇狀SnS納米粒子的X-射線衍射(XRD)圖譜；圖2是本發明實施例1所製備的花簇狀SnS納米粒子的TEM照片。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細說明。實施例1 1)將分析純的SnCl2 · 2H20用濃鹽酸溶解後，再加入去離子水配製成Sn2+濃度為
0.05mol/L的透明溶液A ；2)將分析純的硫代乙醯胺(TAA)加入去離子水中配製成S2_濃度為0. lmol/L的透明溶液B ；3)將分析純的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)加入溶液A中，配製成十六烷基三甲基溴化銨濃度為0. 01mol/L的透明溶液，所得溶液記為C ；4)在磁力攪拌下向C溶液中滴加溶液B，最終使得Sn2+ 纊摩爾比為1 2，形成前驅物溶液D ；5)將溶液D倒入水熱反應釜中，填充度控制在70% ；密封水熱反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中；選擇控溫模式進行反應，水熱溫度控制在100°C，壓力為
1.5MPa,反應時間控制在60min，反應結束後自然冷卻到室溫；6)打開水熱反應釜，產物通過離心收集，然後分別採用去離子水和無水乙醇洗滌 1 3次，再置於電熱鼓風乾燥箱中在40°C下乾燥得最終產物花簇狀SnS納米粒子。將所得的SnS納米晶體用日本理學D/maX2000PC X-射線衍射儀進行分析，在2 θ 為 26.009° ,30. 473°，31.531°，39.045° 分別沿(120)、(101)、(111)、(131)晶面生長， 產物為JCPDS編號39-0354的正交晶系SnS(圖1)。將該樣品用日本電子株式會社(JEOL) 生產的JSM-6390A型掃描電子顯微鏡進行觀察(圖幻，從照片可以看出所製備的SnS粒子具有特殊的花狀形貌，大小均勻，從其局部放大圖中可以看出此法製備的花簇狀SnS粒子可能由片狀生長的SnS粒子經過組裝而形成。實施例2 1)將分析純的SnCl2 · 2H20用濃鹽酸溶解後，再加入去離子水配製成Sn2+濃度為 0. lmol/L的透明溶液A ；2)將分析純的硫代乙醯胺(TAA)加入去離子水中配製成S2_濃度為0. 5mol/L的透明溶液B ；3)將分析純的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)加入溶液A中，配製成十六烷基三甲基溴化銨濃度為0. lmol/L的透明溶液，所得溶液記為C ；4)在磁力攪拌下向C溶液中滴加溶液B，最終使得Sn2+ 爐_摩爾比為1 1，形成前驅物溶液D ；5)將溶液D倒入水熱反應釜中，填充度控制在60% ；密封水熱反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中；選擇控溫模式進行反應，水熱溫度控制在120°C，壓力為 1. 5MPa,反應時間控制在50min，反應結束後自然冷卻到室溫；6)打開水熱反應釜，產物通過離心收集，然後分別採用去離子水和異丙醇洗滌 1 3次，再置於電熱鼓風乾燥箱中在60°C下乾燥得最終產物花簇狀SnS納米粒子。實施例3 1)將分析純的SnCl2 · 2H20用濃鹽酸溶解後，再加入去離子水配製成Sn2+濃度為 0. 2mol/L的透明溶液A;2)將分析純的硫代乙醯胺(TAA)加入去離子水中配製成S2_濃度為1. 2mol/L的透明溶液B ；3)將分析純的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)加入溶液A中，配製成十六烷基三甲基溴化銨濃度為0. 05mol/L的透明溶液，所得溶液記為C ；4)在磁力攪拌下向C溶液中滴加溶液B，最終使得Sn2+ 纊摩爾比為1 6，形成前驅物溶液D ；5)將溶液D倒入水熱反應釜中，填充度控制在50 % ；密封水熱反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中；選擇控溫模式進行反應，水熱溫度控制在140°C，壓力為2MPa， 反應時間控制在40min，反應結束後自然冷卻到室溫；6)打開水熱反應釜，產物通過離心收集，然後分別採用去離子水和無水乙醇洗滌 1 3次，再置於電熱鼓風乾燥箱中在45°C下乾燥得最終產物花簇狀SnS納米粒子。實施例4 1)將分析純的SnCl2 · 2H20用濃鹽酸溶解後，再加入去離子水配製成Sn2+濃度為 0. 5mol/L的透明溶液A;2)將分析純的硫代乙醯胺(TAA)加入去離子水中配製成S2_濃度為1. 5mol/L的透明溶液B ；3)將分析純的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)加入溶液A中，配製成十六烷基三甲基溴化銨濃度為0. 08mol/L的透明溶液，所得溶液記為C ；4)在磁力攪拌下向C溶液中滴加溶液B，最終使得Sn2+ 爐_摩爾比為1 3，形成前驅物溶液D ；5)將溶液D倒入水熱反應釜中，填充度控制在80 % ；密封水熱反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中；選擇控溫模式進行反應，水熱溫度控制在160°C，壓力為3MPa， 反應時間控制在lOmin，反應結束後自然冷卻到室溫；6)打開水熱反應釜，產物通過離心收集，然後分別採用去離子水和異丙醇洗滌 1 3次，再置於電熱鼓風乾燥箱中在55°C下乾燥得最終產物花簇狀SnS納米粒子。實施例5
1)將分析純的SnCl2 · 2H20用濃鹽酸溶解後，再加入去離子水配製成Sn2+濃度為 l.Omol/L的透明溶液A;2)將分析純的硫代乙醯胺(TAA)加入去離子水中配製成S2_濃度為2. Omol/L的透明溶液B ；3)將分析純的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)加入溶液A中，配製成十六烷基三甲基溴化銨濃度為0. 125mol/L的透明溶液，所得溶液記為C ；4)在磁力攪拌下向C溶液中滴加溶液B，最終使得Sn2+ 爐_摩爾比為1 8，形成前驅物溶液D ；5)將溶液D倒入水熱反應釜中，填充度控制在80 % ；密封水熱反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中；選擇控溫模式進行反應，水熱溫度控制在180°C，壓力為3MPa， 反應時間控制在lOOmin，反應結束後自然冷卻到室溫；6)打開水熱反應釜，產物通過離心收集，然後分別採用去離子水和無水乙醇洗滌 1 3次，再置於電熱鼓風乾燥箱中在70°C下乾燥得最終產物花簇狀SnS納米粒子。實施例6:1)將分析純的SnCl2 · 2H20用濃鹽酸溶解後，再加入去離子水配製成Sn2+濃度為 O.Olmol/L的透明溶液A;2)將分析純的硫代乙醯胺(TAA)加入去離子水中配製成S2_濃度為0. 02mol/L的透明溶液B ；3)將分析純的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)加入溶液A中，配製成十六烷基三甲基溴化銨濃度為0. 0025mol/L的透明溶液，所得溶液記為C ；4)在磁力攪拌下向C溶液中滴加溶液B，最終使得Sn2+ 纊摩爾比為1 10，形成前驅物溶液D ；5)將溶液D倒入水熱反應釜中，填充度控制在40 % ；密封水熱反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中；選擇控溫模式進行反應，水熱溫度控制在150°C，壓力為2MPa， 反應時間控制在120min，反應結束後自然冷卻到室溫；6)打開水熱反應釜，產物通過離心收集，然後分別採用去離子水和異丙醇洗滌 1 3次，再置於電熱鼓風乾燥箱中在50°C下乾燥得最終產物花簇狀SnS納米粒子。
權利要求
1. 一種微波水熱製備花簇狀SnS納米粒子的方法，其特徵在於1)將分析純的SnCl2· 2H20用濃鹽酸溶解後，再加入去離子水配製成Sn2+濃度為 0. 01mol/L 1. Omol/L 的透明溶液 A ；2)將分析純的硫代乙醯胺(TAA)加入去離子水中配製成S2—濃度為0.02mol/L 2. Omol/L的透明溶液B;3)將分析純的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)加入溶液A中，配製成十六烷基三甲基溴化銨濃度為0. 0025mol/L 0. 125mol/L的透明溶液，所得溶液記為C ；4)在磁力攪拌下向C溶液中滴加溶液B，最終使得Sn2+爐_摩爾比為1 (1 10)， 形成前驅物溶液D ；5)將溶液D倒入水熱反應釜中，填充度控制在40% 80%；密封水熱反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中；選擇控溫模式進行反應，水熱溫度控制在10(TC 180°C， 壓力為1 3. OMPa,反應時間控制在IOmin 120min，反應結束後自然冷卻到室溫；6)打開水熱反應釜，產物通過離心收集，然後分別採用去離子水和無水乙醇或異丙醇洗滌1 3次，再置於電熱鼓風乾燥箱中在40°C 70°C下乾燥得最終產物花簇狀SnS納米粒子。
全文摘要
一種微波水熱製備花簇狀SnS納米粒子的方法，將SnCl2·2H2O用濃鹽酸溶解後，再加入去離子水得溶液A；將硫代乙醯胺加入去離子水得溶液B；將十六烷基三甲基溴化銨加入溶液A中得溶液C；向C溶液中滴加溶液B形成前驅物溶液D；將溶液D倒入水熱反應釜中，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中；選擇控溫模式進行水熱反應，應結束後將產物通過離心收集，再置於電熱鼓風乾燥箱中乾燥得最終產物花簇狀SnS納米粒子。本發明採用微波水熱法，快速製備出顆粒大小均勻花簇狀SnS粒子，由於反應在液相中一次完成，不需要後期處理，且工藝設備簡單，反應周期短。
文檔編號C01G19/00GK102502791SQ201110375499
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月23日 優先權日2011年11月23日
發明者張培培, 曹麗雲, 黃劍鋒, 齊慧 申請人:陝西科技大學