[發(fā)明專利]一種單分散藍(lán)輝銅礦半導(dǎo)體納米晶及其制備方法

有效

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• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN103922386A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐愛偉;葉海航
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號: C01G3/12
• 分類號: C01G3/12;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體納米晶合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種單分散的具有均勻形貌的藍(lán)輝銅礦(Cu₉S₅)半導(dǎo)體納米晶及其制備方法。?

背景技術(shù)

在過去的十多年時間中，半導(dǎo)體膠體納米晶在基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究中引起了國內(nèi)外科學(xué)工作者的廣泛關(guān)注，如美國加州大學(xué)伯克利分校的A.P.Alivisatos研究小組，麻省理工大學(xué)的M.G.Bawendi研究小組以及中國清華大學(xué)的李亞棟研究小組等都在半導(dǎo)體納米晶的合成與應(yīng)用方面取得了出色的研究工作。但是，大部分的研究工作都集中在CdSe，CdS，PbS和PbSe等半導(dǎo)體納米晶的合成、光學(xué)特性以及光電器件和生物標(biāo)記方面的研究工作，由于這些含有重金屬元素的半導(dǎo)體納米晶對環(huán)境的污染比較大，基于環(huán)保方面的考慮，藍(lán)輝銅礦和硫化銅銦半導(dǎo)體納米晶逐漸成為人們關(guān)注的焦點。硫化銅(Cu_2-xS，x=0-1)是一種典型的p型半導(dǎo)體材料，禁帶寬度約為1.21eV,，在光電應(yīng)用方面具有潛在的應(yīng)用前景。因此，有關(guān)硫化銅半導(dǎo)體納米材料的制備和性能研究已經(jīng)成為當(dāng)前材料科學(xué)中十分活躍的領(lǐng)域。迄今為止，材料科學(xué)家已經(jīng)發(fā)展了許多合成方法來制備硫化銅半導(dǎo)體納米晶，如水熱合成法、溶劑熱合成法、高溫注射合成法等。然而，關(guān)于藍(lán)輝銅礦(Cu₉S₅)半導(dǎo)體納米晶的合成方法鮮有報道。在僅有的少量文獻(xiàn)中，Cu₉S₅半導(dǎo)體納米晶的合成方法操作比較復(fù)雜、需要多步反應(yīng)，而且需要事先制備金屬前驅(qū)體等。因此，發(fā)展一種操作安全，設(shè)備要求簡單而且原料來源廣泛易得的方法來制備單分散的具有均勻形貌的藍(lán)輝銅礦(Cu₉S₅)半導(dǎo)體納米晶具有非常重要的理論意義和實用價值。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種單分散的藍(lán)輝銅礦半導(dǎo)體納米晶及其制備方法。實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案為：?

一種單分散的藍(lán)輝銅礦半導(dǎo)體納米晶的制備方法，以銅鹽作為銅原料，脂肪族硫醇作為硫原料，銅鹽和脂肪族硫醇的物質(zhì)的量比例為1:2-1:50，同時引入其?它金屬鹽，在高沸點溶劑中于加熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液冷卻至室溫，向反應(yīng)液中加入沉淀劑，有灰色或黑色沉淀析出，經(jīng)過陳化，離心，洗滌后得到藍(lán)輝銅礦半導(dǎo)體納米晶；所述其它金屬鹽為Zn鹽、Cd鹽、Al鹽、Mn鹽或Pb鹽。?

所述銅鹽為乙酰丙酮銅、硝酸銅、乙酸銅、氯化亞銅中的一種。?

所述的其它金屬鹽為乙酰丙酮鋅、乙酸鋅、乙酰丙酮鎘、乙酸鎘、乙酰丙酮鋁、乙酸錳和乙酸鉛中的一種。?

所述加熱反應(yīng)在無水無氧條件下，溫度為200～260℃。?

所述脂肪族硫醇為十二硫醇、八硫醇或十八硫醇。?

所述高沸點溶劑為十八烷烯、油酸或油胺。?

銅鹽和其它金屬鹽的摩爾比為100:1～6:1。?

脂肪族硫醇與高沸點溶劑的體積比為1:5～1:10。?

所述沉淀劑為乙醇、異丙醇或丙酮。?

加熱反應(yīng)時間為10分鐘～10小時。?

上述制備方法制備的藍(lán)輝銅礦半導(dǎo)體納米晶，直徑小于5納米，形狀為球狀或稻米狀，晶型為菱形晶系或四角晶系。?

本發(fā)明的制備方法利用一步反應(yīng)在脂肪族硫醇中利用高溫分解金屬銅鹽化合物，通過引入在其它金屬離子的方法來制備單分散的具有均勻形貌的藍(lán)輝銅礦(Cu₉S₅)半導(dǎo)體納米晶的方法，該方法不需要苛刻的設(shè)備條件，操作安全簡便，原料廉價易得。本發(fā)明的制備方法最大的優(yōu)點就是經(jīng)過一步反應(yīng)，不用事先制備前驅(qū)體，選用來源廣泛的乙酰丙酮銅、乙酸銅等作為銅的前驅(qū)體，選用廉價易得的其它金屬有機(jī)化合物（如Zn、Cd、Al、Mn或Pb）作為摻雜劑，選用脂肪族硫醇作為硫的前驅(qū)體，同時脂肪族硫醇還可以作為納米晶表面的配體，在高沸點溶劑中直接加熱至220-260℃，就可以得到單分散的具有均勻形貌的藍(lán)輝銅礦(Cu₉S₅)半導(dǎo)體納米晶。?

附圖說明

圖1是乙酰丙酮銅（4.5mmol）和乙酰丙酮鋅（0.75mmol）在十二硫醇和十八烷烯體系中在240℃分解得到的藍(lán)輝銅礦(Cu₉S₅)納米晶的X射線粉末衍射圖譜。?