[發(fā)明專利]單分散三元硫?qū)倩顰gInS2的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710040756.9
• 申請(qǐng)日: 2007-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN101054200A
• 公開（公告）日: 2007-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜衛(wèi)民;錢雪峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C01G15/00
• 分類號(hào): C01G15/00;B82B3/00
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 毛翠瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種三元硫?qū)倩顰gInS₂的制備方法，尤其是涉及一種單分散三元硫?qū)倩顰gInS₂的制備方法，采用化學(xué)溶劑熱法制備單分散的三元硫?qū)倩顰gInS₂。屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

膠狀的無(wú)機(jī)納米晶體已經(jīng)吸引了許多領(lǐng)域研究人員的廣泛關(guān)注。這些納米晶體具有尺寸或形貌依賴的特性，經(jīng)常表現(xiàn)出一些不同于其體相材料的嶄新電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和力學(xué)性質(zhì)。在眾多的納米晶中，膠狀的半導(dǎo)體硫化物已經(jīng)受到了更多的研究關(guān)注并取得了顯著的成就，因?yàn)檫@些半導(dǎo)體納米晶體表現(xiàn)出明顯的尺寸限域效應(yīng)和尺寸依賴的發(fā)光性質(zhì)。因此，這些半導(dǎo)體納米晶體已經(jīng)被應(yīng)用于許多的技術(shù)領(lǐng)域，如生物標(biāo)記和診斷、光發(fā)射二極管、電致發(fā)光設(shè)備、光伏太陽(yáng)能電池、激光器和單電子晶體管等。在過(guò)去的十年里，通過(guò)調(diào)節(jié)不同的前驅(qū)物、表面活性劑和溶劑體系，膠狀單分散的半導(dǎo)體二元硫化物已經(jīng)在有機(jī)液相高溫?zé)峤夥椒ǖ膸椭氯〉昧孙@著的成果。然而，與單分散二元硫化物的巨大成果相比，膠狀單分散三元硫化物的控制合成已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后了。I-III-VI₂(I＝Cu，Ag；III＝Ga，In；VI＝S，Se，Te)是一系列性能優(yōu)異的功能材料，其在光伏太陽(yáng)能電池、光發(fā)射二極管、線性和非線性光學(xué)儀器等方面有重要的應(yīng)用。其中，AgInS₂是一種獨(dú)特的三元硫?qū)倩铮诘蜏?T＜620℃)時(shí)形成四方相的黃銅礦結(jié)構(gòu)，在高溫(T＞620℃)時(shí)形成正交相結(jié)構(gòu)。而且，這兩種晶相具有略微不同的能級(jí)：E_g四方＝1.918和E_g正交＝2.059eV。其在太陽(yáng)能電池和光電應(yīng)用領(lǐng)域有著誘人的前景。水熱或溶劑熱法、熱壁外延生長(zhǎng)法、化學(xué)濺射熱解法或高溫高壓培燒法等一般得到的是不規(guī)則形狀的產(chǎn)物或是嚴(yán)重團(tuán)聚的無(wú)規(guī)納米材料，有的甚至是體相材料。而金屬有機(jī)單分子前驅(qū)物熱解法雖然有時(shí)也能得到單分散的三元硫化物AgInS₂納米晶，但是由于其所用單分子前驅(qū)物的合成過(guò)程非常繁瑣、生產(chǎn)成本很高和前驅(qū)物本身的劇毒性，使得該方法在應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步推廣受到極大的限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、可以獲得單分散規(guī)則形貌的AgInS₂納米晶的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案中，以烷基胺為表面活性劑，以二硫化碳為硫源，以苯甲醚為反應(yīng)溶劑，采用化學(xué)溶液苯甲醚溶劑熱制備三元硫?qū)倩顰gInS₂納米晶。首先將銀鹽、銦鹽、硫源及烷基胺溶于苯甲醚中，制備反應(yīng)液；然后將配制好的反應(yīng)液于溶劑熱條件下處理，即可得到形貌規(guī)則的單分散三元硫?qū)倩顰gInS₂納米晶。

本發(fā)明的制備方法包括以下具體步驟：

①化學(xué)反應(yīng)液的制備：將銀鹽、銦鹽、表面活性劑烷基胺、二硫化碳混合溶于苯甲醚中，制備反應(yīng)液，其中銀鹽的濃度為0.01～0.05mol·l^-1、銦鹽與銀鹽的摩爾比為1∶1、表面活性劑與銀鹽的摩爾比為6～15，二硫化碳與銀鹽的摩爾比為20～40。

本發(fā)明所說(shuō)的銀鹽為硝酸銀，銦鹽為氯化銦，所述的表面活性劑為十六胺、十八胺或油胺。

②單分散三元硫?qū)倩顰gInS₂納米晶的合成：將反應(yīng)液移入帶有聚四氟乙烯內(nèi)膽的高壓反應(yīng)釜，于160-180℃溶劑熱處理12-24小時(shí)后，自然冷卻到約60-70℃，加入反應(yīng)液總體積20～30％的甲醇，然后將產(chǎn)物離心分離，用無(wú)水乙醇洗滌數(shù)次，真空抽干，即獲得單分散三元硫?qū)倩顰gInS₂納米晶。

本發(fā)明的優(yōu)良效果是：

①由于采用了烷基胺為表面活性劑，使得AgInS₂的納米晶體在生長(zhǎng)的過(guò)程中達(dá)到很好的控制生長(zhǎng)，對(duì)AgInS₂的納米晶體起到了較好的保護(hù)作用，防止了納米晶的團(tuán)聚，使之具有很好的尺寸分布和形貌均勻性。

②由于本發(fā)明采用了化學(xué)溶液法反應(yīng)，原料便宜，操作簡(jiǎn)單、成本低、效率高，易于進(jìn)一步的工業(yè)生產(chǎn)。制備的AgInS₂納米晶體為長(zhǎng)方體形狀，其尺寸大小為17±0.5納米，且可以在大范圍內(nèi)自組裝形成單層的納米超晶格。

附圖說(shuō)明