專利名稱：硒化錫納米花及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米材料制備合成技術(shù)領(lǐng)域，涉及常溫下簡(jiǎn)易制備出形貌均一的納米花的方法，特別涉及一種硒化錫納米花及其制備方法。
背景技術(shù)：
硒化物半導(dǎo)體材料的帶隙一般在O. 3到3. OeV之間，是一種重要的直接帶隙型半導(dǎo)體材料，具有優(yōu)良的半導(dǎo)體性質(zhì)，在半導(dǎo)體發(fā)光器件、光電器件、熱電裝置等方面都有著非常廣泛的應(yīng)用。對(duì)它們的制備方法以及光、電、磁等性質(zhì)的研究，己成為目前人們關(guān)注的焦點(diǎn)。因而，近些年來(lái)，人們對(duì)硒化物半導(dǎo)體納米材料的制備方法、性能以及應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究，并取得了一定的成就。通過研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)機(jī)納米材料的形貌和尺寸可以改變它們的性質(zhì)。在這些材料中，硒化錫是一種重要的IV-VI族半導(dǎo)體，其體相材料的間接帶隙為O. 90 eV，直接帶隙為I. 30eV，可以吸收太陽(yáng)光譜的絕大部分；作為一種含量豐富、環(huán)境友好且化學(xué)穩(wěn)定的半導(dǎo)體材料，硒化錫是新型太陽(yáng)能電池潛在候選材料之一，因此其納米材料的合成受到人們的關(guān)注形貌的無(wú)機(jī)納米材料即使是同樣的物質(zhì)也常常會(huì)表現(xiàn)出不同的性質(zhì)。所以，尋找工藝簡(jiǎn)單、成本低廉的多形態(tài)的硒化錫納米材料的制備方法是十分必要的，為其成為未來(lái)新穎的太陽(yáng)能電池材料提供更多的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡(jiǎn)單、室溫下制備硒化錫納米花的制備方法。一種硒化錫的納米花的制備方法，將二氧化硒置于含有氫氧化鈉的堿性水溶液中，在抗壞血酸還原作用下經(jīng)水熱反應(yīng)制備出硒離子，然后加入到含有過量錫離子的溶液中，形成沉淀，室溫下陳化并離心真空干燥制備出硒化錫納米花。本發(fā)明所述硒化錫納米花的制備方法包括如下步驟
步驟A、將二氧化硒、氫氧化鈉和去離子水快速混合并攪拌，得到透明的澄清液，其中所述的二氧化硒、氫氧化鈉和去離子水是按照二氧化硒氫氧化鈉去離子水為Γ2πιπιο1 10 20mmol :14ml的比例施加；
步驟B、在步驟A所制得的溶液中加入O. Γ0. 3g抗壞血酸，溶解并分散均勻；
步驟C、將反應(yīng)體系轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在14(T18(TC溫度下恒溫2 h，自然冷卻，得到水熱產(chǎn)物溶液；
步驟D、將O. 2^0. 4g 二氯化錫,O. 8g氫氧化鈉溶解到26ml去離子水中；
步驟E、將步驟C所制得的水熱產(chǎn)物溶液直接快速加入到步驟D所制得的溶液中，攪拌3min,使其反應(yīng)充分,室溫下陳化2h后離心；
步驟F、將經(jīng)離心分離后的產(chǎn)物在6(T80°C真空干燥6 12h，即制得到硒化錫納米花。本發(fā)明利用常溫下液相法制備出形貌上相對(duì)均一的硒化錫納米花，
本發(fā)明中硒化錫(SnSe)結(jié)構(gòu)由X-射線衍射儀確定，X-射線衍射圖譜表明，由液相反應(yīng)與自組裝技術(shù)相結(jié)合，在室溫下制備的硒化錫(SnSe)為斜方晶系，圖譜中沒有其它物質(zhì)的峰存在，說明產(chǎn)物為純的SnSe。場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡測(cè)試表明，在室溫下，由液相反應(yīng)與自組裝技術(shù)相結(jié)合制備的硒化錫(SnSe)是由厚度約為4(T60nm，長(zhǎng)度約30(T350nm的納米片自組裝成的50(T600nm的納米花。本發(fā)明中硒化錫(SnSe)納米花的表面的元素價(jià)態(tài)分析采用X射線光電子能譜分析(XPS)，在室溫下測(cè)試。本發(fā)明由液相法與自組裝技術(shù)相結(jié)合技術(shù)制備的形貌相對(duì)均一的硒化錫(SnSe)納米花，發(fā)明人對(duì)其產(chǎn)物表面的元素的價(jià)態(tài)進(jìn)行了分析，495. 14 eV, 486.51 eV這兩個(gè)強(qiáng)峰分別對(duì)應(yīng)與SnSe中的Sn3d3/2和Sn3d5/2，53. 97 eV則對(duì)應(yīng)于SnSe中的Se3d,這些與塊狀的SnSe的數(shù)值相接近，而且在主峰附近并沒有其它小峰的出現(xiàn)，表明產(chǎn)物的表面并未 有被氧化的現(xiàn)象。利用本方法制備出來(lái)的硒化錫(SnSe)納米花，性能比較穩(wěn)定，為其成為未來(lái)新穎的太陽(yáng)能電池材料提供更多的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。有益效果
采用簡(jiǎn)單的液相反應(yīng)與自組裝技術(shù)相結(jié)合制備的硒化錫(SnSe)，形貌為納米花，該材料具有化學(xué)穩(wěn)定性較好等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，重現(xiàn)性好，且所用錫源為錫的無(wú)機(jī)化合物，價(jià)廉易得，成本低，二氧化硒的溶解度不錯(cuò)，符合環(huán)境要求，由于該工藝不需要高溫、煅燒之類的前處理，在室溫下即可實(shí)現(xiàn)硒化錫片的自組裝，從而減少了能耗和反應(yīng)成本，便于
批量生產(chǎn)。


圖I硒化錫納米花的X射線衍射分析圖(XRD);
圖2硒化錫納米花的掃描電鏡圖(SEM)；
圖3硒化錫納米花在室溫下的X射線光電子圖譜(XPS)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。實(shí)施例I :
硒化錫納米花的制備
步驟A、將二氧化硒、氫氧化鈉和去離子水按照二氧化硒氫氧化鈉去離子水的比為lmmol 20mmol :14ml比例快速混合并攪拌,得到透明的澄清液；
步驟B、加入O. 2g抗壞血酸，溶解并分散均勻；
步驟C、將反應(yīng)體系轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在160°C溫度下恒溫2 h，自然冷卻，得到水熱產(chǎn)物A液；
步驟D、將O. 34g 二氯化錫，O. 8g氫氧化鈉溶解到26ml去離子水中得到B液；
步驟E、將上述水熱產(chǎn)物A液直接快速加入到B液中，攪拌3min，使其反應(yīng)充分，室溫下陳化2h后離心；
步驟F、將經(jīng)離心分離后的產(chǎn)物在80°C真空干燥12h，即可得到硒化錫納米花。
SnSe納米花產(chǎn)物的XRD圖譜見附圖I，產(chǎn)物形貌的FESEM圖像見附圖2，SnSe納米花的表面元素價(jià)態(tài)的分析見附圖3。附圖I中各衍射峰的位置和相對(duì)強(qiáng)度均與JCPDS (粉末衍射標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合委員會(huì))卡片(48-1124)相吻合，表明產(chǎn)物為斜方晶系的SnSe，XRD圖譜中沒有其它衍射雜峰，說明本發(fā)明提出的由液相-自組裝法在室溫下可以制備出SnSe的物相是純的。從附圖2可以看出在室溫下由液相反應(yīng)與自組裝技術(shù)相結(jié)合制備的硒化錫(SnSe)是由厚度約為4(T60nm，長(zhǎng)度約30(T350nm的納米片自組裝成的50(T600nm的納米花。從附圖3可以看出在495. 14 eV, 486. 51 eV這兩個(gè)強(qiáng)峰分別對(duì)應(yīng)與SnSe中的Sn3d3/2和Sn3d5/2，53. 97 eV則對(duì)應(yīng)于SnSe中的Se3d，這些與塊狀的SnSe的數(shù)值相接近，而且在主峰附近并沒有其它小峰的出現(xiàn)。因此，在室溫下制備出來(lái)的SnSe納 米花的表面并沒有被氧化的跡象，性質(zhì)比較穩(wěn)定，為其日后的在更廣泛的領(lǐng)域的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。實(shí)施例2 硒化錫納米花的制備
步驟A、將二氧化硒、氫氧化鈉和去離子水按照二氧化硒氫氧化鈉去離子水的比為2mmol IOmmol :14ml比例快速混合并攪拌,得到透明的澄清液；
步驟B、加入O. Ig抗壞血酸，溶解并分散均勻；
步驟C、將反應(yīng)體系轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在140°C溫度下恒溫2 h，自然冷卻，得到水熱產(chǎn)物A液；
步驟D、將O. 2g 二氯化錫，O. 8g氫氧化鈉溶解到26ml去離子水中得到B液；
步驟E、將上述水熱產(chǎn)物A液直接快速加入到B液中，攪拌3min，使其反應(yīng)充分，室溫下陳化2h后離心；
步驟F、將經(jīng)離心分離后的產(chǎn)物在60°C真空干燥12h，即可得到硒化錫的納米花。實(shí)施例3 硒化錫納米花的制備
步驟A、將二氧化硒、氫氧化鈉和去離子水按照二氧化硒氫氧化鈉去離子水的比為lmmol IOmmol :14ml比例快速混合并攪拌,得到透明的澄清液；
步驟B、加入O. 3g抗壞血酸，溶解并分散均勻；
步驟C、將反應(yīng)體系轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在140°C溫度下恒溫2 h，自然冷卻，得到水熱產(chǎn)物A液；
步驟D、將O. 4g 二氯化錫，O. 8g氫氧化鈉溶解到26ml去離子水中得到B液；
步驟E、將上述水熱產(chǎn)物A液直接快速加入到B液中，攪拌3min，使其反應(yīng)充分，室溫下陳化2h后離心；
步驟F、將經(jīng)離心分離后的產(chǎn)物在60°C真空干燥6h，即可得到硒化錫的納米花。實(shí)施例4 硒化錫納米花的制備
步驟A、將二氧化硒、氫氧化鈉和去離子水按照二氧化硒氫氧化鈉去離子水的比為lmmol IOmmol :14ml比例快速混合并攪拌,得到透明的澄清液；
步驟B、再加入O. Ig抗壞血酸，溶解并分散均勻；步驟C、將反應(yīng)體系轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在180°C溫度下恒溫2 h，自然冷卻，得到水熱產(chǎn)物A液；
步驟D、將O. 2g 二氯化錫，O. 8g氫氧化鈉溶解到26ml去離子水中得到B液；
步驟E、將上述水熱產(chǎn)物A液直接快速加入到B液中，攪拌3min，使其反應(yīng)充分，室溫下陳化2h后離心；
步驟F、將經(jīng)離心分離后的產(chǎn)物在80°C真空干燥6h，即可得到硒化錫的納米花。實(shí)施例5 硒化錫納米花的制備
步驟A、將二氧化硒、氫氧化鈉和去離子水按照二氧化硒氫氧化鈉去離子水的比為2mmol 20mmol :14ml比例快速混合并攪拌,得到透明的澄清液； 步驟B、加入O. Ig抗壞血酸，溶解并分散均勻；
步驟C、將反應(yīng)體系轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在180°C溫度下恒溫2 h，自然冷卻，得到水熱產(chǎn)物A液；
步驟D、將O. 4g 二氯化錫，O. 8g氫氧化鈉溶解到26ml去離子水中得到B液；
步驟E、將上述水熱產(chǎn)物A液直接快速加入到B液中，攪拌3min，使其反應(yīng)充分，室溫下陳化2h后離心；
步驟F、將經(jīng)離心分離后的產(chǎn)物在70°C真空干燥12h，即可得到硒化錫的納米花。實(shí)施例6 硒化錫納米花的制備
步驟A、將二氧化硒、氫氧化鈉和去離子水按照二氧化硒氫氧化鈉去離子水的比為lmmol 20mmol :14ml比例快速混合并攪拌,得到透明的澄清液；
步驟B、加入O. 3g抗壞血酸，溶解并分散均勻；
步驟C、將反應(yīng)體系轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在160°C溫度下恒溫2 h，自然冷卻，得到水熱產(chǎn)物A液；
步驟D、將O. 3g 二氯化錫，O. 8g氫氧化鈉溶解到26ml去離子水中得到B液；
步驟E、將上述水熱產(chǎn)物A液直接快速加入到B液中，攪拌3min，使其反應(yīng)充分，室溫下陳化2h后離心；
步驟F、將經(jīng)離心分離后的產(chǎn)物在70°C真空干燥6h，即可得到硒化錫的納米花。
權(quán)利要求
1.一種硒化錫納米花的制備方法，將二氧化硒置于含有氫氧化鈉的堿性水溶液中，在抗壞血酸還原作用下經(jīng)水熱反應(yīng)制備出硒離子，然后加入到含有過量錫離子的溶液中，形成沉淀，室溫下陳化并離心真空干燥制備出硒化錫納米花。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的硒化錫納米花的制備方法，其特征在于按照如下反應(yīng)步驟進(jìn)行 步驟A、將二氧化硒、氫氧化鈉和去離子水快速混合并攪拌，得到透明的澄清液，其中所述的二氧化硒、氫氧化鈉和去離子水是按照二氧化硒氫氧化鈉去離子水為f 2mmol 10 20mmol :14ml的比例施加； 步驟B、在步驟A所制得的溶液中加入O. Γ0. 3g抗壞血酸，溶解并分散均勻； 步驟C、將反應(yīng)體系轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中，在14(T18(TC溫度下恒溫2 h，自然冷卻，得到水熱產(chǎn)物溶液； 步驟D、將O. 2^0. 4g 二氯化錫,O. 8g氫氧化鈉溶解到26ml去離子水中； 步驟E、將步驟C所制得的水熱產(chǎn)物溶液直接快速加入到步驟D所制得的溶液中，攪拌3min,使其反應(yīng)充分,室溫下陳化2h后離心； 步驟F、將經(jīng)離心分離后的產(chǎn)物在6(T80°C真空干燥6 12h，即制得到硒化錫納米花。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述制備方法制備的硒化錫納米花。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硒化錫納米花，其特征在是由厚度4(T60nm，長(zhǎng)度30(T350nm的納米片自組裝成的50(T600nm的納米花。
全文摘要
本發(fā)明屬于納米材料制備合成技術(shù)領(lǐng)域，涉及常溫下簡(jiǎn)易制備出形貌均一的納米花的方法，特別涉及一種硒化錫納米花及其制備方法。本發(fā)明將二氧化硒置于含有氫氧化鈉的堿性水溶液中，在抗壞血酸還原作用下經(jīng)水熱反應(yīng)制備出硒離子,然后加入到含有過量錫離子的溶液中，形成沉淀，室溫下陳化并離心真空干燥制備出硒化錫納米花。場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡測(cè)試表明，制備的硒化錫是由厚度40~60nm，長(zhǎng)度300~350nm的納米片自組裝成的500~600nm的納米花。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，重現(xiàn)性好，所用錫源為錫的無(wú)機(jī)化合物，價(jià)廉易得，二氧化硒的溶解度不錯(cuò)，符合環(huán)境要求，由于該工藝不需要高溫、煅燒之類的前處理，在室溫下即可實(shí)現(xiàn)硒化錫片的自組裝，從而減少了能耗和反應(yīng)成本，便于批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C01B19/04GK102897724SQ20121032663
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者施偉東, 張憲, 車廣波 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)