[發明專利]一種GeSe2納米晶及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201410652023.0
• 申請日: 2014-11-17
• 公開（公告）號: CN104445104A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 包建春;張龍;曹慧娟;韓敏;戴志暉
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: C01B19/04
• 分類號: C01B19/04;B82Y30/00;G01N27/30
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 韓朝暉

技術領域

本發明涉及一種半導體材料，特別是涉及一種單斜相GeSe₂納米晶及其制備方法，以及所述半導體材料在光電化學（PEC）上的應用。?

背景技術

隨著電分析化學的不斷發展與創新，光電化學（PEC）因其靈敏度高、背景信號低、設備簡單、易于微型化等檢測特點，成為了一種新穎且有重要應用前景的分析方法。?

光電活性材料是構筑光電化學生物傳感器的重要組成部分，目前常用的光電活性材料主要有：（1）無機半導體納米粒子，如TiO₂、CdS、CdSe等；（2）有機小分子材料，包括卟啉及其衍生物、偶氮染料，酞菁和葉綠素等；聚合物，如聚吡咯，聚噻吩及其衍生物等；（3）復合材料，包括有機-無機復合材料，如噻吩-TiO₂、酞菁-CdS量子點；配合物-半導體復合材料，如聯吡啶釕類配合物-TiO₂；兩種禁帶寬度不同的無機半導體復合材料，如CdS-TiO₂、ZnS-TiO₂等。由于有機染料作為光電活性材料的最大問題是其光漂白性，導致構建的光電化學傳感器信號穩定性差，加之復雜的合成過程，限制了其在光電化學傳感器上的應用。而半導體納米粒子或量子點光學穩定性好，可以有效克服光漂白性，同時其熒光產率高且吸收范圍寬，因此被廣泛地用于PEC的活性材料。?

GeSe₂帶隙能Eg?=?2.7?eV，是一種帶隙較寬的IV-VI二元半導體材料，在光探測器、超級電容器、太陽能電池、熱電和記憶存儲設備中有廣泛應用；然而，其作為光電化學生物傳感器的活性材料尚未見報道。合成GeSe₂的方法主要是氣相沉積和高溫煅燒的方法，反應條件苛刻，溫度高，能耗高。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種GeSe₂納米晶（納米顆粒聚集體，簡稱“納米晶”）的制備方法及該方法制得的納米GeSe₂半導體材料，通過“一鍋煮”的固液相化學反應路線，方便快捷地合成納米GeSe₂，所述的GeSe₂納米晶在可見光范圍內展示出優異的光電化學（PEC）性能。?

本發明的另一目的在于提供所述GeSe₂納米晶在光電化學中的應用。?

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：?

一種GeSe₂納米晶的制備方法，其特征在于，將GeI₄、硒脲和油胺的混合物以一定的速率升溫至280-320?^oC，并維持該溫度反應，反應產物分離、洗滌，制得所述的GeSe₂納米晶。

所述的方法中，鍺與硒的摩爾比為1：1。?

所述的方法中，升溫速率為4-?8^?oCmin^-1，反應時間為60-90?min。?

具體地，所述的合成GeSe₂納米晶的方法是，室溫下，在100?mL三頸燒瓶中，依次加入0.230?g-0.350?g（0.50?-0.80?mmol）?GeI₄，0.049-0.074?g（0.50?-0.80?mmol）?硒脲和8-15?mL?油胺，將上述混合物以4-?8^?oCmin^-1的升溫速率加熱至280～320?^oC，并在該溫度下保持60-80?min，反應結束后自然冷卻降溫至室溫；離心分離，用正庚烷和乙醇洗滌所得產物4-5次，真空干燥，制得所述的GeSe₂納米晶。?

本發明在二硒化鍺的制備中，采用固液相合成法，以GeI₄為鍺源，硒脲為硒源，油胺為表面活性劑和溶劑，以“一鍋煮”的方式直接合成得到尺寸均一、分散性好的GeSe₂納米顆粒聚集體，即GeSe₂納米晶；所述的方法原料易得，反應溫度較低且操作簡單。?

所制得的GeSe₂納米晶可采用X-Ray能譜儀（EDS）和單晶X射線衍射儀（XRD）測試其成分與結構；用掃描電子顯微鏡（SEM）和透射電子顯微鏡（TEM、HRTEM）分析所得GeSe₂的尺寸、形貌和微結構等。?