[發明專利]一種六邊形CuInS2

在審

• 申請號: 201911419465.X
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111099653A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 黃博;張輝朝
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: C01G15/00
• 分類號: C01G15/00;C01G9/08;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊舟濤

本發明公開了一種六邊形CuInS₂/ZnS半導體厚納米板的高效制備方法。具體包括以下步驟：(1)將CuInS₂/ZnS納米核溶于三正辛基磷，獲得TOP/NCs溶液；(2)在氬氣環境下，將硫粉與TOP混合，超聲獲得澄清TOP/S溶液；(3)將TOP/S溶液與TOP/NCs溶液混合，得到三正辛基磷/納米核/硫粉的混合溶液；(4)將三正辛基氧磷、氧化鋅和油酸在120～130℃溫度下反應50～60分鐘，再升溫到345～350℃使反應物變為澄清的溶液；(5)向步驟(4)中的產物注入TOP/NCs/S的混合溶液，在320～325℃溫度下反應20～24分鐘后降至室溫，得到六邊形CuInS₂/ZnS厚納米板。

技術領域

本發明涉及一種六邊形CuInS₂/ZnS半導體厚納米板的高效制備方法，該納米材料在紫外光電轉換方面有著潛在的應用。

背景技術

半導體納米晶由于其尺寸和形狀依賴性而受到廣泛關注。半導體納米晶體在可見光及紅外光譜范圍內具有可調的吸收和熒光光譜，在太陽能電池、發光二極管、紫外光電轉換、生物分子的熒光標記等方面具有潛在應用。然而，到目前為止，大多數研究最深入的半導體納米材料(例如鎘和鉛的硫屬元素化物)都含有劇毒，這嚴重限制了其應用的可能。CuInS₂是一種潛在的可替換材料，通過調節CuInS₂納米晶的尺寸，其吸收和熒光光譜能在可見光及紅外光譜范圍內進行調節。該材料不含重金屬，毒性較低，且其消光系數高。而目前研究認為棒狀或板狀(片狀)的納米晶相比于傳統的球狀或四面體納米晶具有更大的消光系數。因此，對CuInS₂納米材料進行形貌調控具有重要的應用意義和商業價值。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種CuInS₂/ZnS半導體厚納米板的高效制備方法。該方法能在很短的時間內獲得具有六邊形狀的CuInS₂/ZnS半導體厚納米板。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案是一種六邊形CuInS₂/ZnS半導體厚納米板的高效制備方法，其步驟如下：

步驟(1)、制備CuInS₂/ZnS納米核(NCs)，提純后溶于三正辛基磷(TOP)，獲得TOP/NCs溶液；優選納米核的濃度為75nmol/mL，優選量子點的平均尺寸為3nm；

步驟(2)、在氬氣環境下，將硫粉(S)與TOP混合，超聲直至獲得澄清的TOP/S溶液；

所述的TOP/S溶液中硫的濃度為2.3～4.5mol/L；

步驟(3)、將步驟(2)中的TOP/S溶液與步驟(1)中的TOP/NCs溶液混合，得到三正辛基磷/納米核/硫粉(TOP/NCs/S)的混合溶液；

所述納米核與硫粉的物質的量之比為1:5.4×10⁴～12.4×10⁴；

步驟(4)、將三正辛基氧磷、氧化鋅(ZnO)和油酸在氬氣環境下加熱至120～130℃反應50～60分鐘，再升溫到345～350℃使反應物變為澄清的溶液；

所述的ZnO、油酸和三正辛基氧磷的物質的量之比為1:5～5.1:2.6～5.1；

步驟(5)、向步驟(4)中的產物注入步驟(3)中TOP/NCs/S的混合溶液，設定反應溫度為320～325℃，在此溫度下反應20～24分鐘后降至室溫，得到六邊形CuInS₂/ZnS厚納米板；

所述的氧化鋅與硫粉的物質的量之比為1:3～3.1。

本技術方案具有以下有益效果：