[發明專利]一種以三角形為基本單元的八面體SnTe納米晶的制備方法

有效

• 申請號: 201610124729.9
• 申請日: 2016-03-04
• 公開（公告）號: CN105819411B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 劉洪權;楚志穎;宋強;蘇強;袁存輝;薛浩;谷亦杰;崔洪芝
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: C01B19/04
• 分類號: C01B19/04
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 趙妍

技術領域

本發明具體涉及一種以三角形為基本單元的八面體SnTe納米晶的制備方法。

背景技術

碲化錫是一個典型的IV-VI族窄帶系半導體材料，它具有與眾不同的熱力學和電子特性，同時是一種由鏡面對稱拓撲晶體絕緣體，其表面態的各種物理性質得到了世界研究者的實驗驗證。碲化錫被廣泛的應用于制造自旋電子器件、相變記憶材料、太陽能電池、熱電轉化器和紅外器件等領域。

拓撲絕緣體不同于人們熟知的金屬或者絕緣體，是具有拓撲絕緣態的材料，其體內的電子態是帶隙不為零的典型絕緣體，而表面卻呈現出金屬態(費米面處存在著穿越能隙的迪拉克(Dirac)型的電子態)。

作為拓撲絕緣體SnTe，其表面態直接影響材料的物理性能，控制SnTe形貌是獲得高效、穩定物理性能的必要條件。由于{111}晶面族具有高表面自由能，在現有文獻報到中形成的納米線、納米片、納米晶多為{110}、{100}晶面族暴露在晶體表面，暴漏晶面決定其形貌構成為多面體，基本構成幾何表面多為六邊形或四邊形，現有的工藝難以制備基本構成幾何表面為三角形的正多面體，而表面的不同晶面決定了其拓撲性能的差異。因此，合成控制不同晶面的SnTe晶體對于調控其物理性質具有重要意義。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提出一種以三角形為基本單元的八面體SnTe納米晶的制備方法。發明人利用溶劑熱法，成功制備了以三角形為基本單元的寶石型八面體結構晶體外形的SnTe晶體，制備方法簡單，在水體系下實現整個工藝，不涉及有機溶劑，成本低廉，綠色環保，利于產業化推廣。

為了解決以上技術問題，本發明的技術方案為：

一種以三角形為基本單元的八面體SnTe納米晶，該八面體SnTe的每個幾何表面的形狀為三角形，優選為等腰三角形，更優選為等邊三角形。

上述以三角形為基本單元的八面體SnTe納米晶的制備方法，包括如下步驟：

1)將Te粉和NaOH溶液混合后，加入反應釜中，使得反應釜的填充度為50-80％；在加熱加壓作用下使Te粉完全溶解，得到混合溶液；

2)將步驟1)中得到的反應釜中混合溶液冷卻后，向反應釜中加入SnCl₂·2H₂O或依次向反應釜加入SnCl₂·2H₂O和NaBH₄，密封反應釜進行加熱反應；

3)將反應后的溶液隨爐冷卻至室溫，不斷用蒸餾水沖洗反應產物，直至沖洗液呈中性，將反應產物真空干燥后收集。

優選的，步驟1)中，得到的混合溶液中，Te和NaOH的濃度分別為0.05-0.5mol/L和1-3mol/L。

優選的，步驟1)中，加熱后的溫度為140-160℃，保溫0.8-1.5h。加熱加壓是為了使Te顆粒充分溶解。

優選的，步驟1)中，Te粉溶解的壓力為1-3MPa。

優選的，步驟2)中，Te、NaOH、SnCl₂·2H₂O和NaBH₄的物質的量之比為0.5-2：30-60：0.5-2：0-6。在NaOH提供的強堿環境下，使得Te充分溶解，在反應過程中NaOH作為礦化劑，促進SnTe的晶化；NaBH₄作為還原劑將金屬離子還原，生成帶有化學活性粒子，進而反應生成多面體SnTe；不加NaBH₄，以金屬離子直接反應生成以三角形為基本單元的八面體SnTe。

優選的，步驟2)中，加熱反應的溫度為80-160℃，反應的時間為1-15h。

優選的，步驟3)中，將產物在真空70-90℃干燥5-7小時。

上述以三角形為基本單元的八面體SnTe納米晶在制備自旋電子器件、相變記憶材料、太陽能電池、熱電轉化器以及紅外器件中的應用。

本發明的有益效果為：

1、本發明制備的由等腰三角形構筑的八面體SnTe納米晶純相，可由相應試樣的XRD衍射結果證實(如圖1所示)，同時SEM照片說明其三角形構筑的八面體形貌(如圖2所示)。此工藝制備方法簡單，獲得SnTe純相，產量70-80％；同時工藝不涉及有機溶劑，無污染，可有效調控晶體表面構筑狀態。