[發明專利]一種在多元醇基溶液中合成二硒化鎳納米晶的方法

無效

• 申請號: 201310390038.X
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103466563A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 靳正國;劉彤;李佳
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C01B19/04
• 分類號: C01B19/04;B82Y30/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張宏祥

技術領域

本發明是關于納米材料的，特別涉及一種在多元醇基溶液中合成Ni?Se₂納米晶的方法。

背景技術

Ni-Se系化合物是過渡金屬硫族半導體材料，由于Ni價電子結構(3d⁸4s²)的特點以及Ni和Se電負性的差異，導致多種Ni-Se系化合物的存在，各物質性質也有所差異。其中NiSe₂材料近年來在電、磁、光學領域得到廣泛關注和應用。NiSe₂是窄禁帶半導體材料，通常以黃鐵礦(立方晶體結構)和白鐵礦(斜方晶體結構)兩種形態存在，它在基態時是泡利順磁性物質，磁化系數約為1×10^-6emu/g，隨溫度升高顯示微弱的上升(參見S.Ogawa,J.Appl.Phys.,1979,50,2308)。因其獨特的結構和性質，已被廣泛應用于電傳導、催化反應、光伏器件，日前，又報道稱用于鋰電池和染料敏化電池。

目前，濕化學法，尤其是水熱法和溶劑熱法，以其利于控制產物的合成、形貌、粒徑尺寸和無機材料定向生長，保證產物純度和結晶性等特點，已替代傳統的熱蒸發法、氣相沉積法、機械合金化法等，普遍應用于NiSe₂的制備。早在1997年，Parkin的團隊就報道在低溫下，通過液氨法合成金屬硫屬化物，但是產物NiSe₂是非晶態，需要在250-300℃下熱處理2h以保證晶態，同時考慮到液氨的安全性問題有待完善(參見G.Henshaw,et.al.,J.Chem.Soc.DaltonTrans.,1997,231)。隨后Zhao-Hui?Han等人采用溶劑熱法，將醋酸鎳和硒粉混磨后置于高壓釜中反應，所用溶劑為去離子水和多種有機試劑(乙二胺、吡啶、四氫呋喃)，同時調節溫度得到不同形貌的Ni-Se系化合物(參見Zhao-Hui?Han,et.al.,Chem.Mater.,1999,11,2302-2304)。次年，Weixin?Zhang等人采用水熱法，在90-100℃條件下反應10-15h，其中硒單質預先溶于含有氫氧化鈉的水溶液中，而氯化鎳則事先與乙二胺四乙酸、酒石酸絡合，所得產物結晶性良好，形貌呈盤狀，但粒徑分布較寬(參見Weixin?Zhang,et.al.,Journal?of?Crystal?Growth,2000,209,213-216)。2005年，Aiwu?Zhao等人根據Ni-Se系化合物特點，針對形貌加以研究，采用水熱法制備了NiSe₂納米電纜和納米管(參見Aiwu?Zhao,et.al.,Chemistry?Letters,2005,34,8)。綜上所述，水熱法和溶劑熱法均需要高壓反應條件，耗時耗能成本高，操作復雜，不利于大規模生產，且化學組分不易控制；同時發現制備NiSe₂常用溶劑為乙二胺、吡啶等有機溶劑，存在一定安全隱患，且容易造成污染。因此，開發一種成本低廉、工藝簡單且具有綠色合成特點的制備方法對合成NiSe₂材料以及推廣其應用有著重要的意義和實用價值。

發明內容

本發明的目的，為克服現有技術的耗時、耗能、成本高、操作復雜、不利于大規模生產、化學組分不易控制，以及常用溶劑毒性較大的缺點，首次采用液相化學合成法——熱注入法，提供一種反應條件溫和、利于保證產物純度、化學計量比可控、綠色無毒、成本低的制備NiSe₂納米晶的方法。本發明以多元醇作為低碳鏈有機溶劑，同時還是極性非水溶劑，其性質穩定，沸點較高，在熱注入法中作為反應介質，合成工藝簡單，操作方便，合成產物物相穩定單一。

本發明通過如下技術方案予以實現。

一種在多元醇基溶液中合成二硒化鎳納米晶的方法，具有如下步驟：

（1）配制前驅體溶液

稱取0.25mmol即0.0747g六水合硝酸鎳，溶解于10ml三乙二醇中，常溫攪拌45min，得到穩定的鎳先質陽離子源溶液；另在三口圓底燒瓶中加入40ml三乙二醇，并添加硒粉，然后添加0.1g聚乙烯基吡咯烷酮，簡稱PVP，磁力攪拌5min，得到陰離子源溶液；其中Ni/Se摩爾比分別為1:2、1:1.9、1:1.8、1:1.7。

（2）回流反應合成NiSe₂