專利名稱：一步法相控合成SnS、SnS<sub>2</sub>或SnS/SnS<sub>2</sub>異質(zhì)結(jié)納米晶材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于硫錫化合物納米半導(dǎo)體材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種一步法相控合成SnS> SnS2或SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)納米晶材料的方法。
背景技術(shù)：
石油、煤炭、天然氣等礦物資源的大量使用及其儲量的日益枯竭，使的當(dāng)今世界能源危機(jī)和環(huán)境問題日益凸顯。太陽能由于永不枯竭，綠色無污染，無地域限制等眾多優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最理想的能源，太陽能電池的研究也受到前所未有的追捧。光催化技術(shù)是一種在能源和環(huán)境領(lǐng)域有著重要應(yīng)用前景的綠色技術(shù)，能有效治理水污染，凈化空氣，抗菌防霉
坐·寸ο硫錫化合物納米材料，特別是SnS和SnS2,是一類非常重要的半導(dǎo)體材料，能夠用于制備薄膜半導(dǎo)體太陽能電池以及光催化應(yīng)用治理水中有機(jī)污染物。Sn、S兩種元素地球含量豐富、對環(huán)境無危害，無毒；而且SnS的帶隙在I. 12-1. 43eV之間，與太陽光非常匹配，并且具有非常大的光學(xué)吸收系數(shù)(IO5CnT1)5SnS2的帶隙處在2. 18-2. 44eV之間，較寬的帶隙使之具有良好的光學(xué)和電學(xué)特性。因此SnS，SnS2作為具有光電和光催化應(yīng)用前景的材料，已經(jīng)引起很多科學(xué)家的興趣。制備硫錫化合物納米材料的方法有很多，如溶劑熱法，化學(xué)氣相沉積法，微波輔助生長法，熱解法等。但之前文獻(xiàn)所報(bào)道的都只能單一合成SnS或SnS2,通過簡單的一步法相控合成SnS、SnS2及SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)材料仍然是一種挑戰(zhàn)。異質(zhì)結(jié)的材料能夠增強(qiáng)光響應(yīng)強(qiáng)度，增強(qiáng)光電轉(zhuǎn)換性能，具有單一材料無法比擬的優(yōu)勢。所以發(fā)展簡單有效的方法制備純相的SnS和SnS2及其異質(zhì)結(jié)材料具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的所要解決的技術(shù)問題是提供一種一步法相控合成SnS、SnS2或SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)納米晶材料的方法，該方法對設(shè)備要求低、操作簡單、容易規(guī)?；噎h(huán)保，合成的SnS、SnS2及SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)納米晶材料,用于太陽能光伏電池和光催化領(lǐng)域。本發(fā)明的一種一步法相控合成SnS、SnS2或SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)納米晶材料的方法,包括(I)前驅(qū)體的合成將Sn鹽溶解在乙醇中，Sn鹽與乙醇的配比為Immol Γ2πι1,配成A溶液，將二乙基二硫代氨基甲酸鈉溶于乙醇中，二乙基二硫代氨基甲酸鈉與乙醇的配比為2mmol f 2ml，配成B溶液，然后將所配好的A溶液全部滴加到B溶液中，攪拌f 2小時，抽濾，洗滌，得到Sn的有機(jī)前驅(qū)體，真空干燥備用；(2)SnS、SnS2或SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)的相控合成取上述Sn的有機(jī)前驅(qū)體，加入油胺，再加入CS2溶液，有機(jī)前驅(qū)體、油胺、CS2溶液的配比為O. 2025g 4mL :(Γ300 μ L，將混合物轉(zhuǎn)移至油胺中，在磁力攪拌、氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱升溫，除去水和溶解的氧氣；然后繼續(xù)升溫至2800C 320°C，反應(yīng)IOlOmin后，自然冷卻至室溫，將所得的沉淀用過量的乙醇洗滌分離，即得到所需要的納米晶。所述步驟(I)中的Sn鹽為SnCl2 · 2H20。所述步驟(I)中的洗滌為水洗三次，乙醇洗兩次。所述步驟(2)中的加熱升溫具體為升溫至120°C并保溫半個小時。所述步驟(2)中的納米晶為SnS、SnS2或SnS/SnS2納米晶。所述步驟(2)中的Sn的有機(jī)前驅(qū)體油胺=CS2溶液=0. 2025g 4mL :0 μ L得到SnS納米晶；0. 2025g 4mL :1 μ L < Sn的有機(jī)前驅(qū)體油胺CS2溶液< O. 2025g 4mL :300 μ L時得到SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)納米晶；Sn的有機(jī)前驅(qū)體油胺=CS2溶液彡O. 2025g 4mL :300 μ L時得到SnS2納米晶。本發(fā)明用簡單的相控合成方法制備硫錫化合物納米半導(dǎo)體材料，本發(fā)明中以熱解·的Sn2+的含硫前驅(qū)體二乙基二硫代氨基甲酸錫為金屬和硫源，采用改變CS2的添加量來相控合成SnS、SnS2或SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)納米晶。有益.效果本發(fā)明用簡單的實(shí)驗(yàn)裝置即可制備SnS、SnS2*SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)納米晶，產(chǎn)物可制成“納米晶墨水”用于制備太陽能薄膜電池，也可用于光催化有機(jī)污染物；該反應(yīng)各種溶劑均對環(huán)境友好，無高毒性物質(zhì)產(chǎn)生、原材料來源廣泛、價(jià)格低廉、操作過程簡便、無設(shè)備要求等優(yōu)點(diǎn)，并且容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制備，是一種具有非常廣闊應(yīng)用前景的制備方法。
圖I是本發(fā)明制備的SnS (a)，SnS/SnS2 (b)，SnS2 (c)納米晶的SEM圖片。圖2是本發(fā)明制備的SnS，SnS2, SnS/SnS2納米晶的XRD圖譜，線狀圖為制備的SnS, SnS2, SnS/SnS2的XRD圖譜，柱狀圖為SnS, SnS2的標(biāo)準(zhǔn)XRD圖譜。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I(I)前驅(qū)體的合成將IOmmol的SnCl2 ·2Η20溶解在IOmL乙醇中，配成A溶液。將20mmol的二乙基二硫代氨基甲酸鈉溶于IOmL的乙醇中，配成B溶液。然后將所配好的A溶液全部滴加到B溶液中，攪拌I小時。抽濾,水洗三次，乙醇洗兩次,真空干燥備用。(2) SnS、SnS2, SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)的相控合成稱取O. 2025g Sn的有機(jī)前驅(qū)體于小樣品管中，加入4ml的油胺，加入OyL CS2溶液。將樣品管中的混合物轉(zhuǎn)移至有15ml油胺的三口燒瓶中，在磁力攪拌，氮?dú)獗Ｗo(hù)下緩慢加熱升溫至120°C并保溫半個小時，除去水和溶解的氧氣。然后繼續(xù)升溫至280°C。反應(yīng)30min后，自然冷卻至室溫。將所得的沉淀用過量的乙醇洗滌分離，即得到SnS納米晶。實(shí)施例2(I)前驅(qū)體的合成將IOmmol的SnCl2 ·2Η20溶解在IOmL乙醇中，配成A溶液。將20mmol的二乙基二硫代氨基甲酸鈉溶于IOmL的乙醇中，配成B溶液。然后將所配好的A溶液全部滴加到B溶液中，攪拌2小時。抽濾，水洗三次，乙醇洗兩次,真空干燥備用。(2) SnS、SnS2, SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)的相控合成稱取O. 2025g Sn的有機(jī)前驅(qū)體于小樣品管中，加入4ml的油胺，加入225 μ L CS2溶液。將樣品管中的混合物轉(zhuǎn)移至有15ml油胺的三口燒瓶中，在磁力攪拌，氮?dú)獗Ｗo(hù)下緩慢加熱升溫至120°C并保溫半個小時，除去水和溶解的氧氣。然后繼續(xù)升溫至300°C。反應(yīng)20min后，自然冷卻至室溫。將所得的沉淀用過量的乙醇洗滌分離，即得到SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)納米晶。實(shí)施例3(I)前驅(qū)體的合成將IOmmol的SnCl2 ·2Η20溶解在IOmL乙醇中，配成A溶液。將20mmol的二乙基二硫代氨基甲酸鈉溶于IOmL的乙醇中，配成B溶液。然后將所配好的A溶液全部滴加到B溶液中，攪拌3小時。抽濾，水洗三次，乙醇洗兩次,真空干燥備用。(2) SnS、SnS2, SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)的相控合成稱取O. 2025g Sn的有機(jī)前驅(qū)體于小樣品管中，加入4ml的油胺，加入300 μ L CS2溶液。將樣品管中的混合物轉(zhuǎn)移至有15ml油胺的三口燒瓶中，在磁力攪拌，氮?dú)獗Ｗo(hù)下緩慢加熱升溫至120°C并保溫半個小時，除去水 和溶解的氧氣。然后繼續(xù)升溫至320°C。反應(yīng)IOmin后，自然冷卻至室溫。將所得的沉淀用過量的乙醇洗滌分離，即得到SnS2納米晶。
權(quán)利要求
1.一種一步法相控合成SnS、SnS2或SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)納米晶材料的方法,包括 (1)前驅(qū)體的合成將Sn鹽溶解在乙醇中，Sn鹽與乙醇的配比為lmmol:f2ml，配成A溶液，將二乙基二硫代氨基甲酸鈉溶于乙醇中，二乙基二硫代氨基甲酸鈉與乙醇的配比為2mmol 2ml，配成B溶液，然后將所配好的A溶液全部滴加到B溶液中，攪拌f 2小時，抽濾，洗滌，得到Sn的有機(jī)前驅(qū)體，真空干燥備用； (2)SnS、SnS2*SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)的相控合成取上述Sn的有機(jī)前驅(qū)體，加入油胺，再加入CS2溶液，有機(jī)前驅(qū)體、油胺、CS2溶液的配比為O. 2025g 4mL :(Γ300 μ L，將混合物轉(zhuǎn)移至油胺中，在磁力攪拌、氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱升溫，除去水和溶解的氧氣；然后繼續(xù)升溫至2800C 320°C，反應(yīng)IOlOmin后，自然冷卻至室溫，將所得的沉淀用過量的乙醇洗滌分離，即得到所需要的納米晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種一步法相控合成SnS、SnS2或SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)納米晶材料的方法，其特征在于所述步驟(I)中的Sn鹽為SnCl2 · 2H20。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種一步法相控合成SnS、SnS2或SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)納米晶材料的方法，其特征在于所述步驟(I)中的洗滌為水洗三次，乙醇洗兩次。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種一步法相控合成SnS、SnS2或SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)納米晶材料的方法，其特征在于所述步驟(2)中的加熱升溫具體為升溫至120°C并保溫半個小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種一步法相控合成SnS、SnS2或SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)納米晶材料的方法，其特征在于所述步驟(2)中的納米晶為SnS、SnS2或SnS/SnS2納米晶。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種一步法相控合成SnS、SnS2或SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)納米晶材料的方法，其特征在于所述步驟(2)中的Sn的有機(jī)前驅(qū)體油胺=CS2溶液=0. 2025g 4mL OuL得到SnS納米晶；0. 2025g 4mL :1 μ L < Sn的有機(jī)前驅(qū)體油胺=CS2溶液< O. 2025g 4mL 300 μ L時得到SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)納米晶；Sn的有機(jī)前驅(qū)體油胺=CS2溶液彡O. 2025g 4mL 300 μ L時得到SnS2納米晶。
全文摘要
本發(fā)明提供一種一步法相控合成SnS、SnS2或SnS/SnS2異質(zhì)結(jié)納米晶材料的方法，包括以二乙基二硫代氨基甲酸錫為Sn的有機(jī)前驅(qū)體，利用在前驅(qū)體中改變CS2的添加量來相控合成SnS、SnS2或SnS/SnS2納米晶；反應(yīng)物先在120℃條件下恒溫半小時，然后將溫度升高至280℃~320℃，反應(yīng)10~30min；反應(yīng)結(jié)束后，離心即可得到相應(yīng)的硫錫化合物納米晶。本發(fā)明對設(shè)備要求低，操作比較簡單，成分比較容易控制，而且可以規(guī)?；a(chǎn)，為硫錫化合物在薄膜太陽能電池和光催化中的應(yīng)用提供一種更好的制備技術(shù)。
文檔編號C01G19/00GK102897827SQ20121037993
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者胡俊青, 胡向華, 陳志鋼, 蔣林, 薛亞芳, 劉倩, 彭彥玲, 宋國勝, 李文堯 申請人:東華大學(xué)