[發明專利]一種亞微米級四方管狀Sb2Se3的制備方法

無效

• 申請號: 200910034771.1
• 申請日: 2009-09-08
• 公開（公告）號: CN101643938A
• 公開（公告）日: 2010-02-10
• 發明（設計）人: 姬廣斌;施毅;潘力嘉;鄭有炓
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: C30B29/46
• 分類號: C30B29/46;C30B29/62;C30B7/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所（普通合伙）
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于無機納米材料合成領域，具體涉及一種四方管狀形貌的亞微米級Sb2Se3半導體材料及其制備方法。

背景技術

Sb₂Se₃是一種直接帶隙半導體材料，具有層狀結構，屬正交晶系。由于其具有優異的光電性能，高的熱電轉化率，以及轉換效應，受到越來越多的重視，并被廣泛應用于光選擇性和裝飾性涂料，熱電制冷和光化學器件，以及起始存儲轉換裝置等領域。傳統上，Sb₂Se₃是通過單質Sb和Se在高溫條件下反應合成的?，F在，許多濕化學方法被應用到合成Sb₂Se₃納米晶，像水熱、溶劑熱等方法。許多一維Sb₂Se₃納米晶包括納米線、納米棒、納米帶、微米管被成功合成了出來。由于具有出眾的機械性能和獨特的電子運動特性，納米管狀結構受到科學界廣泛的關注。相對其他一維結構，由于納米管具有獨特的孔狀結構，更難合成。前人的研究表明，能夠合成管狀結構的材料需擁有類似于石墨一樣的層狀結構。雖然Sb₂Se₃也具有層狀結構，但是至今很少有人成功合成管狀Sb₂Se₃。2002年，Xie?Yi等人報到了Sb₂Se₃微管。他們采用溶劑熱法，以SbCl₃和Se粉為原料，在乙醇溶液中，180℃下反應7天，成功合成了Sb₂Se₃管狀結構(Xiuwen?Zheng，Yi?Xie，Liying?Zhu，Xuchuan?Jiang，Yunbo?Jia，Wenhai?Song，and?Yuping?Sun.Inorg.Chem.2002，41(3)，455-461.)。所合成的Sb₂Se₃管是微米級四方管，管長5-10mm，管口寬10-20μm，厚5-10μm。由于所合成的微米級四方管尺寸過大，不能呈現納米管的優異性能，其應用受到一定限制。同時由于反應時間過長、產量過低，也大大影響了其工業化。本發明采用微波輔助多羥基法，以SbCl₃和Na₂SeO₃為原料，以丙三醇為溶劑和還原劑，微波加熱8-10min，成功合成了亞微米級四方管結構Sb₂Se₃。所合成的Sb₂Se₃管，管長10-20μm，管口寬0.5-1μm，管壁厚100-200nm，沿(001)方向生長。尺寸接近納米級，遠小于文獻報道。此方法簡單、耗時極短，便于工業化生產。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種亞微米級四方管狀Sb₂Se₃管，以及簡單快速合成該亞微米級四方管狀Sb₂Se₃管的方法。

本發明所述的亞微米級四方管狀Sb₂Se₃，屬正交晶系的單晶，晶胞參數為a＝11.633b＝11.78c＝3.985其結構為亞微米級四方結構，管長10-20μm，管口寬0.5-1μm，管壁厚100-200nm，沿(001)方向生長。

制備該Sb₂Se₃管的方法為：首先，在室溫下將重量比為2∶3的SbCl₃和Na₂SeO₃加入到丙三醇中，磁力攪拌0.5-2個小時，放入微波反應器中加熱8-10min；冷卻后，將產物用乙醇和水反復交替洗凈，在真空干燥箱中干燥后即得亞微米級Sb₂Se₃四方管。

作為上述制備方法的進一步改進，微波反應器的工作頻率最好為2.45GHz、功率為800W。并且微波反應器最好采用40s工作，60s停止的循環加熱模式。

利用紫外可見分光光度計測量所得Sb₂Se₃亞微型四方管的禁帶寬度為1.161eV，與文獻中Sb₂Se₃納米棒、納米線等納米結構的禁帶寬度數值保持一致。這說明本方法所得的Sb₂Se₃亞微米級四方管也同樣能表現出一定的納米結構材料的性能。