尺寸可控的銅銻硫納米晶材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料與納米技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種尺寸可控的銅銻硫納米晶材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體納米晶是尺寸在1-1Onm之間的結(jié)晶顆粒。這些顆粒尺寸通常小于電荷載流子的波爾半徑，因此這些半導(dǎo)體納米晶的電子能級(jí)由于量子限制的因素而受到尺寸變化的影響，這些半導(dǎo)體納米晶就稱為量子點(diǎn)。I1-V1、II1-V、IV-VI和IV族半導(dǎo)體通常被制備成半導(dǎo)體量子點(diǎn)材料，它們會(huì)展現(xiàn)出不同于本征半導(dǎo)體的獨(dú)特的性能。在過(guò)去幾十年中，半導(dǎo)體量子點(diǎn)被深入研宄，并且利用其獨(dú)特的性能應(yīng)用到許多新型納米器件中，如發(fā)光二極管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管、生物探針和太陽(yáng)能電池。銅銻硫(Cu12Sb4S13)是一種新型的納米晶材料，不含有有毒或稀有元素，具有較大的光吸收系數(shù)和較小的禁帶寬度(?1.8ev)，能夠大量的吸收太陽(yáng)光。目前對(duì)于銅銻硫(Cu12Sb4S13)納米晶材料的報(bào)到還較少，有待于進(jìn)一步深入研宄。
[0003]量子點(diǎn)材料的制備方法有很多種，然而對(duì)于銅銻硫(Cu12Sb4S13)材料來(lái)說(shuō)，由于銻(Sb)元素的特殊性，使得反應(yīng)過(guò)程難于控制，產(chǎn)物中易出現(xiàn)雜相。近年來(lái)，對(duì)于銅銻硫(Cu12Sb4S13)納米晶的制備主要采用熱注入法，該方法簡(jiǎn)便易行，能夠得到分散性較好的納米晶。然而目前所報(bào)道的銅銻硫(Cu12Sb4S13)納米晶的尺寸相對(duì)較大，大于其波爾半徑；有機(jī)耦合劑的選擇相對(duì)單一，使反應(yīng)條件限制在一個(gè)相對(duì)較小的范圍。因此，對(duì)于尺寸可控的銅銻硫(Cu12Sb4S13)納米晶材料的制備方法有必要進(jìn)行深入研宄探索。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的在于提供一種尺寸可控的銅銻硫納米晶材料及其制備方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種尺寸可控的銅銻硫納米晶材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0007](I)將醋酸銅和醋酸銻加入到十八烯中，然后再加入油酸，通入氬氣保護(hù)氣體，控制溫度并快速攪拌使金屬鹽完全溶解，得到金屬鹽溶液；
[0008](2)在上述金屬鹽溶液中加入1-十二硫醇，攪拌后使其與金屬離子完全絡(luò)合，然后加入單質(zhì)硫的十八烯溶液，加熱至設(shè)定溫度后進(jìn)行反應(yīng)；
[0009](3)反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，加入大量的甲醇對(duì)反應(yīng)得到的銅銻硫納米晶進(jìn)行清洗，再取銅銻硫納米晶溶解至正己烷溶液中，得到銅銻硫納米晶的正己烷溶液。
[0010]上述方案中，所述醋酸銅、醋酸銻、單質(zhì)硫、油酸和1-十二硫醇的添加比例為Immol: Immol:lmmol:1ml:0.1 ?20ml0
[0011]上述方案中，步驟(2)所述設(shè)定溫度為100?250 °C，反應(yīng)時(shí)間為30?300秒。
[0012]上述方案中，步驟(I)所述金屬鹽溶液中，醋酸銅、醋酸銻、十八烯和油酸的配比為:每1mL十八稀中加入Immol醋酸銅、Immol醋酸鋪和ImL油酸。
[0013]上述方案中，步驟⑴所述溫度為60_100°C，攪拌的時(shí)間為5-40分鐘。
[0014]上述制備方法制備得到的銅銻硫納米晶材料。
[0015]本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明采用1-十二硫醇作為有機(jī)耦合劑，通過(guò)控制十二硫醇的含量、反應(yīng)溫度及反應(yīng)時(shí)間可以制備得到不同尺寸的銅銻硫(Cu12Sb4S13)納米晶材料。該制備方法工藝簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低，重現(xiàn)性好，反應(yīng)條件具有很大的選擇范圍，可控程度高，符合環(huán)境要求，并能大大降低成本。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本發(fā)明制備得到的銅銻硫納米晶材料的物相表征圖，其中a為XRD圖譜，b為EDS圖譜。
[0017]圖2為實(shí)施例1制備得到的銅銻硫納米晶材料的TEM圖像。
[0018]圖3為實(shí)施例2制備得到的銅銻硫納米晶材料的TEM圖像。
[0019]圖4為實(shí)施例3制備得到的銅銻硫納米晶材料的TEM圖像。
[0020]圖5為實(shí)施例4制備得到的銅銻硫納米晶材料的TEM圖像。
[0021 ] 圖6為實(shí)施例5制備得到的銅銻硫納米晶材料的TEM圖像。
[0022]圖7為實(shí)施例6制備得到的銅銻硫納米晶材料的TEM圖像。
[0023]圖8為本實(shí)施例1?6制備得到的銅銻硫納米晶材料的紫外-可見(jiàn)光吸收光譜。
[0024]圖9為本實(shí)施例1?6制備得到的銅銻硫納米晶材料的光學(xué)帶隙圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
[0026]實(shí)施例1
[0027]一種尺寸可控的銅銻硫納米晶材料的制備方法，包括如下步驟:
[0028](I)將Immol醋酸銅和Immol醋酸鋪加入到1mL十八稀中，然后再Iml加入油酸，通入氬氣保護(hù)氣體，控制溫度在60°C，并伴隨快速攪拌5分鐘，使金屬鹽完全溶解，得到金屬鹽溶液；
[0029](2)在上述金屬鹽溶液中加入20ml 1-十二硫醇，攪拌10分鐘使其與金屬離子完全絡(luò)合，然后加入ImLlM單質(zhì)硫的十八稀溶液，加熱至設(shè)定溫度100°C后反應(yīng)30s ；
[0030](3)反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，加入大量的甲醇對(duì)反應(yīng)得到的銅銻硫納米晶進(jìn)行清洗，再取銅銻硫納米晶溶解至正己烷溶液中，得到銅銻硫納米晶的正己烷溶液。
[0031]本實(shí)施例制備得到銅銻硫納米晶材料的顆粒尺寸為2.2nm，其TEM圖像見(jiàn)圖2。
[0032]實(shí)施例2
[0033]一種尺寸可控的銅銻硫納米晶材料的制備方法，包括如下步驟:
[0034](I)將Immol醋酸銅和Immol醋酸鋪加入到1mL十八稀中，然后再Iml加入油酸，通入氬氣保護(hù)氣體，控制溫度在70°C，并伴隨快速攪拌10分鐘，使金屬鹽完全溶解，得到金屬鹽溶液；
[0035](2)在上述金屬鹽溶液中加入12ml 1-十二硫醇，攪拌10分鐘使其與金屬離子完全絡(luò)合，然后加入ImLlM單質(zhì)硫的十八稀溶液，加熱至設(shè)定溫度120°C后反應(yīng)60s ；
[0036](3)反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，加入大量的甲醇對(duì)反應(yīng)得到的銅銻硫納米晶進(jìn)行清洗，再取銅銻硫納米晶溶解至正己烷溶液中，得到銅銻硫納米晶的正己烷溶液。
[0037]本實(shí)施例制備得到銅銻硫納米晶材料的顆粒尺寸為4.2nm，其TEM圖像見(jiàn)圖3。
[0038]實(shí)施例3
[0039]一種尺寸可控的銅銻硫納米晶材料的制備方法，包括如下步驟:
[0040](I)將Immol醋酸銅和Immol醋酸鋪加入到1mL十八稀中，然后再Iml加入油酸，通入氬氣保護(hù)氣體，控制溫度在80°C，并伴隨快速攪拌15分鐘，使金屬鹽完全溶解，得到金屬鹽溶液；
[0041](2)在上述金屬鹽溶液中加入6ml 1_十二硫醇，攪拌10分鐘使其與金屬離子完全絡(luò)合，然后加入ImLlM單質(zhì)硫的十八烯溶液，加熱至設(shè)定溫度150°C后反應(yīng)120s ；
[0042](3)反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，加入大量的甲醇對(duì)反應(yīng)得到的銅銻硫納米晶進(jìn)行清洗，再取銅銻硫