專利名稱：一種Cu₇Te₄納米帶半導(dǎo)體材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米帶半導(dǎo)體材料的制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，碲化銅半導(dǎo)體材料因具有高熱電動勢和通過摻雜可獲得P型和η型材料 的優(yōu)點，而廣泛應(yīng)用于熱電器件、太陽能電池、超離子導(dǎo)體等領(lǐng)域。現(xiàn)有制備方法一般是采 用將銅粉和碲粉放置在真空管中，控制溫度在500 600°C，發(fā)生固相反應(yīng)來獲得；或者采 用有惡臭氣味的、有毒的碲化氫與水溶液中的金屬離子反應(yīng)制備得到，這樣會導(dǎo)致得到的 碲化銅產(chǎn)物不純，為多種計量比化合物的混合物。并且這些方法存在著設(shè)備昂貴，操作復(fù) 雜，成本高，危險性大的缺點。納米帶是繼納米線、納米管之后的又一種納米結(jié)構(gòu)。納米帶因其尺寸效應(yīng)具有獨 特的物理、化學(xué)性能而引起人們高度重視，是未來納米器件理想的構(gòu)筑單元，在構(gòu)建納米級 電子和光電子器件方面具有巨大應(yīng)用潛力。目前控制制備得到的Cu7Te4材料主要是納米顆 粒，一維Cu7Te4納米帶還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的納米態(tài)半導(dǎo)體材料制備方法中操作復(fù)雜、成本 高、危險性大，得到產(chǎn)品的純度低的問題，提供一種Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的制備方法。本發(fā)明的一種Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的制備方法按以下步驟進(jìn)行一、稱取亞 碲酸鈉，然后依次加入去離子水、二正丙胺和聯(lián)胺的混合溶液，再加入乙酸銅，攪拌30 60min，攪拌速度為4000 8000r/min，得混合溶液A ；二、將混合溶液A加入到有聚四氟乙 烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，密封，然后在160 220°C的條件下熱處理12 24h，自然冷卻至 室溫，得Cu7Te4半導(dǎo)體材料；三、將Cu7Te4半導(dǎo)體材料洗滌和過濾3 5次，然后在60°C的 條件下干燥5 10h，即得到Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料；步驟一中去離子水與亞碲酸鈉的質(zhì) 量比為15 17 1，二正丙胺與亞碲酸鈉的質(zhì)量比為20 24 1，聯(lián)胺與亞碲酸鈉的質(zhì) 量比為5 7 1，乙酸銅與亞碲酸鈉的質(zhì)量比為1 2. 5 1 ；步驟二中混合溶液A的加 入量為聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜容積的60% 80%。使用本發(fā)明的方法制得的Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料為黑色粉末狀，結(jié)晶度高、顆 粒均勻、產(chǎn)量高，帶的寬度在500nm 5 μ m，長度在10 30 μ m。Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料 的純度高達(dá)99%以上。本發(fā)明的制備方法所用時間短，在低溫條件下就可控制，設(shè)備造價低 并且操作簡單，成本低廉，反應(yīng)壓力小且反應(yīng)溫度低，使危險性大大降低。


圖1是具體實施方式
十四制備的Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的X射線衍射分析圖 譜；圖2是具體實施方式
十四制備的Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的低倍SEM照片；圖3是具 體實施方式十四制備的Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的高倍SEM照片；圖4是是具體實施方式
十四制備的Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的能譜圖；圖5是具體實施方式
十四制備的Cu7Te4納 米帶半導(dǎo)體材料的TEM照片；圖6是具體實施方式
十四制備的Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的 另一張TEM照片。
具體實施例方式具體實施方式
一本實施方式一種Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的制備方法按以下步 驟進(jìn)行一、稱取亞碲酸鈉，然后依次加入去離子水、二正丙胺和聯(lián)胺的混合溶液，再加入乙 酸銅，攪拌30 60min，攪拌速度為4000 8000r/min，得混合溶液A ；二、將混合溶液A加 入到有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，密封，然后在160 220°C的條件下熱處理12 24h，自然冷卻至室溫，得Cu7Te4半導(dǎo)體材料；三、將Cu7Te4半導(dǎo)體材料洗滌和過濾3 5次， 然后在60°C的條件下干燥5 10h，即得到Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料；步驟一中去離子水與 亞碲酸鈉的質(zhì)量比為15 17 1，二正丙胺與亞碲酸鈉的質(zhì)量比為20 24 1，聯(lián)胺與 亞碲酸鈉的質(zhì)量比為5 7 1，乙酸銅與亞碲酸鈉的質(zhì)量比為1 2. 5 1 ；步驟二中混 合溶液A的加入量為聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜容積的60% 80%。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中去離子水與 亞碲酸鈉的質(zhì)量比為16 1。其它與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一或二不同的是步驟一中二正丙 胺與亞碲酸鈉的質(zhì)量比為21 23 1。其它與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一至三之一不同的是步驟一中聯(lián) 胺與亞碲酸鈉的質(zhì)量比為5 7 1。其它與具體實施方式
一至三之一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
一至四之一不同的是步驟一中乙 酸銅與亞碲酸鈉的質(zhì)量比為2 1。其它與具體實施方式
一至四之一相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
一至五之一不同的是步驟一中攪 拌40 50min。其它與具體實施方式
一至五之一相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
一至六之一不同的是步驟一中攪 拌速度為eOOOr/min，其它與具體實施方式
一至六之一相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
一至七之一不同的是步驟二中混 合溶液A的加入量為聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜容積的70%。其它與具體實施方式
一至 七之一相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
一至八之一不同的是步驟二中在 180 200°C的條件下熱處理16 20h。其它與具體實施方式
一至八之一相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
一至九之一不同的是步驟三中的 洗滌是先用乙醇溶液再用去離子水洗滌。其它與具體實施方式
一至九之一相同具體實施方式
十一本實施方式與具體實施方式
一至十之一不同的是步驟三中 洗滌和過濾4次。其它與具體實施方式
一至十之一相同。
具體實施方式
十二 本實施方式與具體實施方式
一至十一之一不同的是步驟三 中在60°C的條件下干燥6 9h。其它與具體實施方式
一至i^一之一相同。
具體實施方式
十三本實施方式與具體實施方式
一至十二之一不同的是步驟三 中在60°C的條件下干燥8h。其它與具體實施方式
一至十二之一相同。
具體實施方式
十四本實施方式一種Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的制備方法，按以 下步驟進(jìn)行一、稱取0. 23g亞碲酸鈉，然后依次加入5mL去離子水、IOmL 二正丙胺和5mL聯(lián) 胺的混合溶液，再加入0. 5g乙酸銅，攪拌45min，得混合溶液A ；二、將混合溶液A加入到有 聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，密封，然后在200°C的條件下熱處理16h，自然冷卻至室 溫，得Cu7Te4半導(dǎo)體材料；三、將Cu7Te4半導(dǎo)體材料洗滌和過濾3次，然后在60°C的條件下 干燥8h，即得到Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料；步驟二中混合溶液A的加入量為聚四氟乙烯內(nèi) 襯的高壓反應(yīng)釜容積的70%。本實施方式制備的Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的純度為99. 62%。本實施方式制備的Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的X射線衍射分析(XRD)圖譜如圖1 所示，從圖1中可以看出，Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料為六方晶相，結(jié)晶度高，純度高，沒有雜 相。本實施方式制備的Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的低倍和高倍SEM照片如圖2和圖 3所示，從圖2和圖3中可以看出，Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料為一維帶狀產(chǎn)物，帶的寬度在 500nm ~ 5 μ m,10 ~ 30 μ m。本實施方式制備的Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的能譜圖如圖4所示，從圖4中可以 看出Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料只由Cu和Te兩種元素組成。本實施方式制備的Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的TEM照片如圖5和圖6所示，從圖 5和圖6中可以看出Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料為超薄的一維帶狀產(chǎn)物。
具體實施方式
十五本實施方式一種Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的制備方法，按以 下步驟進(jìn)行一、稱取0. 25g亞碲酸鈉，然后依次加入5mL去離子水、13mL 二正丙胺和5mL聯(lián) 胺的混合溶液，再加入0. 5g乙酸銅，攪拌45min，得混合溶液A ；二、將混合溶液A加入到有 聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，密封，然后在220°C的條件下熱處理18h，自然冷卻至室 溫，得Cu7Te4半導(dǎo)體材料；三、將Cu7Te4半導(dǎo)體材料洗滌和過濾5次，然后在60°C的條件下 干燥8h，即得到Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料；步驟二中混合溶液A的加入量為聚四氟乙烯內(nèi) 襯的高壓反應(yīng)釜容積的80%。本實施方式制備的Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的純度為99. 64%。
權(quán)利要求
一種Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的制備方法按以下步驟進(jìn)行一、稱取亞碲酸鈉，然后依次加入去離子水、二正丙胺和聯(lián)胺的混合溶液，再加入乙酸銅，攪拌30～60min，攪拌速度為4000～8000r/min，得混合溶液A；二、將混合溶液A加入到有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，密封，然后在160～220℃的條件下熱處理12～24h，自然冷卻至室溫，得Cu7Te4半導(dǎo)體材料；三、將Cu7Te4半導(dǎo)體材料洗滌和過濾3～5次，然后在60℃的條件下干燥5～10h，即得到Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料；步驟一中去離子水與亞碲酸鈉的質(zhì)量比為15～17∶1，二正丙胺與亞碲酸鈉的質(zhì)量比為20～24∶1，聯(lián)胺與亞碲酸鈉的質(zhì)量比為5～7∶1，乙酸銅與亞碲酸鈉的質(zhì)量比為1～2.5∶1；步驟二中混合溶液A的加入量為聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜容積的60％～80％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于步驟 一中二正丙胺與亞碲酸鈉的質(zhì)量比為21 23 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于 步驟一中乙酸銅與亞碲酸鈉的質(zhì)量比為2 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于步驟 一中攪拌40 50min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的一種Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在 于步驟一中攪拌速度為6000r/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于步驟 二中混合溶液A的加入量為聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜容積的70%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4或6所述的一種Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征 在于步驟二中在180 200°C的條件下熱處理16 20h。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于步驟 三中的洗滌是先用乙醇溶液再用去離子水洗滌。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、6或8所述的一種Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的制備方法，其特 征在于步驟三中洗滌和過濾4次。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于步 驟三中在60°C的條件下干燥8h。
全文摘要
一種Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料的制備方法，它涉及一種納米帶半導(dǎo)體材料的制備方法。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的納米態(tài)半導(dǎo)體材料制備方法中操作復(fù)雜、成本高、危險性大，得到產(chǎn)品的純度低的問題。本方法一、制備混合溶液；二、制備Cu7Te4半導(dǎo)體材料前驅(qū)體；三、將Cu7Te4半導(dǎo)體材料洗滌、過濾，干燥，即得到Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料。本發(fā)明的Cu7Te4納米帶半導(dǎo)體材料結(jié)晶度高、顆粒均勻、純度高，帶的寬度在500nm～5μm，長度在10～30μm，制備方法操作簡單、成本低、危險性低。應(yīng)用于熱電器件、太陽能電池、超離子導(dǎo)體等領(lǐng)域。
文檔編號C01B19/04GK101935024SQ201010276638
公開日2011年1月5日 申請日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者王琳, 王群, 陳剛, 陳大宏 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)