本發(fā)明屬于能源領(lǐng)域，具體涉及在可控條件下的納米硫化銻粒子制備方法。

背景技術(shù)：
硫化銻具有優(yōu)異的光電特性與高熱電功率，在染料敏化太陽能電池中的應(yīng)用前景廣泛。目前使用最廣的太陽能電池仍為硅單晶電池，它價格便宜，制作簡單，但轉(zhuǎn)化效率低，能源利用率不高，無法滿足人們對新能源的需求。由納米硫化銻為材料的染料敏化太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通太陽能電池，且我國是銻資源大國，有助于太陽能的使用推廣。但目前的納米硫化銻粒子制備較為繁瑣，本發(fā)明嘗試提供一種簡單、快捷、全新的納米硫化銻粒子制備方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是改善現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，并提供一種在可控條件下的納米硫化銻粒子制備方法。在可控條件下的納米硫化銻粒子制備方法，步驟如下：1)采用堿性溶液溶解硫化銻礦物顆粒；2)再加入表面活性劑與二甲基甲酰胺溶液后，控制在一定溫度下保存，等待固體析出；3)析出后的固體使用去離子水或丙酮浸泡清洗并離心干燥或在氮氣保護(hù)下在馬弗爐內(nèi)高溫煅燒。上述步驟可采用如下具體方式：所述的堿性溶液位硫化鈉、氫氧化鈉、氫氧化鋰或硫化鋰溶液中的一種。所述的表面活性劑是陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑以及非離子表面活性劑的一種。表面活性劑進(jìn)一步選擇聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化銨或直鏈苯磺酸。步驟2)的控溫過程中，溫度為60～160℃。步驟3)的高溫煅燒過程中，溫度為300-600℃。該制備方法與目前一般納米硫化銻制備方法相比，操作簡單，無需合成，使用試劑較為常見，經(jīng)濟(jì)性更好，更加適合大規(guī)模推廣應(yīng)用。附圖說明圖1為納米硫化銻粒子合成流程圖；圖2為硫化銻原礦XRD圖；圖3為60℃下保溫4h后樣品XRD圖；圖4為80℃下保溫4h后樣品XRD圖；圖5為160℃下保溫18h后樣品XRD圖；圖6為160℃下保溫2h后樣品XRD圖；圖7為160℃下保溫12h后樣品XRD圖；圖8為160℃下保溫12h后經(jīng)煅燒后樣品XRD圖；圖9為硫化銻原礦SEM照片，其中a的放大倍數(shù)為27K,b為8K；圖10為片狀結(jié)構(gòu)納米硫化銻SEM照片，其中a的放大倍數(shù)為37K,b為100K；圖11為棒狀結(jié)構(gòu)納米硫化銻SEM照片，其中a的放大倍數(shù)為100K,b為37K；圖12為球狀結(jié)構(gòu)納米硫化銻SEM照片，其中a的放大倍數(shù)為3.5K,b為96K。具體實施方式本發(fā)明提供的一種在可控條件下的納米硫化銻粒子制備方法流程如附圖1，由溶解、控溫、析出和清洗四步組成。其具體步驟包括：1)采用堿性溶液溶解硫化銻礦物顆粒；2)再加入表面活性劑與特定溶劑后，控制在一定溫度下保存，等待固體析出；3)析出后的固體使用去離子水或丙酮浸泡清洗并離心干燥或在氮氣保護(hù)下在馬弗爐內(nèi)高溫煅燒；本發(fā)明中，控溫過程前需加入表面活性劑和某種特定溶液，控制析出粒子的大小以及形貌。特定溶劑在加入溶液后，既能使納米硫化銻粒子析出，又不會產(chǎn)生新的雜質(zhì)混入固體產(chǎn)物中，無需蒸干水分，其析出過程與控溫過程同時進(jìn)行。其中一種能夠?qū)崿F(xiàn)該功能的試劑為二甲基甲酰胺(DMF)溶液。堿性溶液可采用硫化鈉、氫氧化鈉、氫氧化鋰或硫化鋰溶液中的一種。表面活性劑是陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑以及非離子表面活性劑的一種。具體可采用聚乙二醇、十六烷基三甲基溴化銨或直鏈苯磺酸控溫過程中，溫度控制在60～160℃。若采用高溫煅燒，該過程中，溫度控制在300-600℃。本發(fā)明的合成方法原理為：二甲基甲酰胺與水互溶，在堿性或酸性條件下會進(jìn)行水解，水解方程式為：(CH3)2NCOH+OH-＝(CH3)2NH↑+COOH-(1)溶解過程中硫化銻與堿性溶液反應(yīng)，形成化合物溶解在水中，電化學(xué)反應(yīng)為：Sb2S3+6OH-＝SbO33-+SbS33-+3H2O(2)Sb2S3+3S2-＝2SbS33-(3)化合物SbS33-穩(wěn)定性不高，在溫度升高時將會發(fā)生水解，重新變?yōu)榱蚧R與氫氧根，并放出硫化氫氣體，具體化學(xué)式為：2SbS33-+6H2O＝6OH-+Sb2S3+3H2S↑(4)這個反應(yīng)過程(4))與之前DMF水解過程(1)可聯(lián)立為一個雙水解過程，具體反應(yīng)式如下：2SbS32-+6H2O+6(CH3)2NCOH＝Sb2S3↓+6COOH-+3H2S↑+6(CH3)2NH↑(5)在這一過程中，溶液中的主要液體為水，硫化銻顆粒因不溶于水析出沉淀，甲酸鹽水溶性較強(qiáng)仍留在溶液中，硫化氫與二甲胺在溫度升高時，在水中溶解度降低而離開溶液。反應(yīng)完成的狀態(tài)是，溶液中有固體析出，形成沉淀或膠體懸浮在溶液中，不再有刺激性氣味放出。通過離心分離析出的固體，通過清洗或煅燒過程回收產(chǎn)物。清洗過程，要通過去離子水(或丙酮)的浸泡與震蕩，吸取離子表面附著的有機(jī)物，并通過離心處理回收產(chǎn)物。煅燒過程，在氮氣保護(hù)下，在馬弗爐內(nèi)300-600℃煅燒1-2小時，冷卻至室溫后，回收產(chǎn)物。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)pH計數(shù)據(jù)，在80℃下，溶液pH的變化速率約為0.69/h。下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。以下實施例中所用到的硫化銻原礦XRD圖和SEM照片分別如圖2和9所示。實施例11)稱取1.2千克氫氧化鈉，溶于20千克的去離子水中，攪拌至完全溶解；2)稱取2千克輝銻礦粉末溶于溶液中，加50千克去離子水，攪拌半小時后濾去不溶物；3)稱取50克聚乙二醇、2千克DMF，加入溶液中，混合均勻，在60℃下保溫4小時；4)將溶液離心處理，取析出的固體顆粒，用去離子水于丙酮交替清洗浸泡，重復(fù)離心步驟；5)在60℃下烘干離心所得固體，稱量為0.8574千克，進(jìn)行后續(xù)表征實驗，得到結(jié)果如圖3所示。實施例21)稱取0.6千克氫氧化鈉，溶于10千克的去離子水中，攪拌至完全溶解；2)稱取1千克輝銻礦粉末溶于溶液中，加25千克去離子水，攪拌半小時后濾去不溶物；3)稱取25克十六烷基三甲基溴化銨、1千克DMF，加入溶液中，混合均勻，在80℃下保溫4小時；4)將溶液離心處理，取析出的固體顆粒，用去離子水于丙酮交替清洗浸泡，重復(fù)離心步驟；5)在60℃下烘干離心所得固體，稱量為0.4568千克，進(jìn)行后續(xù)表征實驗，得到結(jié)果如圖4，圖10所示。實施例31)稱取0.3千克氫氧化鈉，溶于5千克的去離子水中，攪拌至完全溶解；2)稱取0.5千克輝銻礦粉末溶于溶液中，加12.5千克去離子水，攪拌半小時后濾去不溶物；3)稱取12.5克十六烷基三甲基溴化銨、0.5千克DMF，加入溶液中，混合均勻，在高壓釜中160℃下保溫2小時；4)將溶液離心處理，取析出的固體顆粒，用去離子水于丙酮交替清洗浸泡，重復(fù)離心步驟；5)在60℃下烘干離心所得固體，稱量為0.2284千克，進(jìn)行后續(xù)表征實驗，得到結(jié)果如圖6，圖11所示。實施例41)稱取0.6千克氫氧化鈉，溶于10千克的去離子水中，攪拌至完全溶解；2)稱取1千克輝銻礦粉末溶于溶液中，加25千克去離子水，攪拌半小時后濾去不溶物；3)稱取25克十六烷基三甲基溴化銨、1千克DMF，加入溶液中，混合均勻，在高壓釜中160℃下保溫12小時；4)將溶液離心處理，取析出的固體顆粒，用去離子水于丙酮交替清洗浸泡，重復(fù)離心步驟；5)在60℃下烘干離心所得固體，稱量為0.4568千克，進(jìn)行后續(xù)表征實驗，得到結(jié)果如圖7，圖12所示。實施例51)稱取3.6千克九水硫化鈉，溶于30千克的去離子水中，攪拌至完全溶解；2)稱取2.5千克輝銻礦粉末溶于溶液中，加50千克去離子水，攪拌半小時后濾去不溶物；3)稱取50克聚乙二醇、2.5千克DMF，加入溶液中，混合均勻，在高壓釜中160℃下保溫18小時；4)將溶液離心處理，取析出的固體顆粒，用去離子水于丙酮交替清洗浸泡，重復(fù)離心步驟；5)在60℃下烘干離心所得固體，稱量為1.6324千克，進(jìn)行后續(xù)表征實驗，得到結(jié)果如圖5所示。實施例61)稱取1.8千克九水硫化鈉，溶于15千克的去離子水中，攪拌至完全溶解；2)稱取1.3千克輝銻礦粉末溶于溶液中，加25千克去離子水，攪拌半小時后濾去不溶物；3)稱取25克十六烷基三甲基溴化銨、1.25千克DMF，加入溶液中，混合均勻，在高壓釜中160℃下保溫12小時；4)將溶液離心處理，取析出的固體顆粒，在氮氣保護(hù)下，在馬弗爐內(nèi)500℃煅燒1小時；5)稱量為1.6324千克，進(jìn)行后續(xù)表征實驗，得到結(jié)果如圖8所示。上述實施例的表征結(jié)果均表明，本發(fā)明實現(xiàn)了納米硫化銻粒子的制備。該制備方法可操作性好，步驟簡單，制作容易，經(jīng)濟(jì)性高，適用性廣。在這一過程中，所采用的原料經(jīng)濟(jì)便宜，在大規(guī)模推廣上更具優(yōu)勢。合成得到的納米硫化銻顆粒表征性狀較好，具有良好的光電性能，在太陽能電池及其他光電領(lǐng)域用好良好的應(yīng)用前景。