一種硫化銻膜的制備方法
【專利摘要】一種硫化銻膜的制備方法，其主要是先按每11毫升乙二胺和1，2?乙二硫醇混合溶液加入0.01?0.03g硫化銻的比例將硫化銻溶于1,2?乙二胺和1，2?乙二硫醇混合溶液，制得電沉積液；然后將兩塊透明電極垂直排列放入裝有電沉積液的電解槽中進(jìn)行陰極恒電位電沉積，電壓為1.5?8V，電鍍時間為5?30min，電沉積結(jié)束后，陰極上沉積出一層均勻質(zhì)密的薄膜；將電沉積膜在氮氣氣氛下300?400度熱處理，自然冷卻至室溫，得到硫化銻膜。本發(fā)明制備方法簡單、反應(yīng)時間短、產(chǎn)率高，適用于工廠大批量生產(chǎn)，實用性強(qiáng)，制備的硫化銻膜可應(yīng)用于催化和太陽能電池中，在光導(dǎo)材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種硫化銻膜的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種無機(jī)功能膜的制備方法，特別是一種硫化鋪膜的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]硫化銻是一種層狀結(jié)構(gòu)的V-VI族直接帶隙半導(dǎo)體材料，其能帶間隙為1.5? 2.2eV，屬正交晶系，具有高的光敏感性和很高的熱電能，廣泛應(yīng)用于熱電冷卻技術(shù)、電子和光電子器件以及紅外區(qū)的光電子學(xué)研究，還是利用太陽能的理想材料。目前，對Sb2S3薄膜的制備研究已經(jīng)很多，制備方法可歸為以下幾種:噴霧熱解法、化學(xué)浴沉積法、浸漬法和熱蒸發(fā)法，這些制備方法通常需要嚴(yán)格控制實驗條件，諸如高溫、金屬前驅(qū)物濃度、混合溶劑的比例以及表面添加劑等因素，對實驗設(shè)備和實驗程序有很高的要求。相比較而言，電沉積是一種設(shè)備簡單、成本低廉的溶液制備薄膜方法，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中。
[0003]美國南加州大學(xué)的化學(xué)家于2013年10月15日在《美國化學(xué)會志》期刊(Alkahest for V2Vl3Chalcogenides:Dissolut1n of Nine Bulk Semiconductors in a Diamine-Dith1l Solvent Mixture，J.Am.Chem.Soc.2013,135,15722-15725)發(fā)表他們的研究論文，在室溫和常壓環(huán)境下，硫化銻可溶解于的1，2-乙二胺和1，2-乙二硫醇的混合溶劑，并在襯底材料表面上通過旋涂和快速加熱蒸發(fā)溶劑制備了 Sb2S3薄膜，獲得了高質(zhì)量、無污染物的結(jié)晶膜。但旋涂法制備過程中樣品浪費(fèi)嚴(yán)重，對珍貴少量的樣品不適用，過程可控性差。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的目的在于提供一種方法簡單、反應(yīng)時間短、產(chǎn)率高、適用大批量生產(chǎn)的硫化銻膜的制備方法。本發(fā)明主要是在低濃度下通過電沉積的方法代替旋涂，然后熱處理得到Sb2S3薄膜。
[0005]本發(fā)明制備方法如下:
[0006](1)導(dǎo)電玻璃的制備
[0007]將透明電極先后在丙酮和乙醇溶液中分別超聲清洗15min后，再用去離子水沖洗干凈；
[0008]所述透明電極為IT0玻璃，所述透明電極為由透明基材和鍍在其表面的透明導(dǎo)電材料構(gòu)成，所述的透明基材為無機(jī)玻璃、有機(jī)玻璃和透明薄膜中的一種，所述透明導(dǎo)電材料為摻雜的氧化錫、摻雜的氧化銦或摻雜的氧化鋅中的一種。
[0009](2)電極的放置
[0010]將兩塊透明電極垂直排列放入電解槽，制成二個電極，電極表面相互平行；
[0011](3)電沉積液的制備
[0012]按每11毫升1，2-乙二胺和1，2-乙二硫醇混合溶液加入0.01 -0.03g硫化銻的比例， 將硫化銻溶于乙二胺和1，2_乙二硫醇混合溶液，制得電沉積液;所述按乙二胺和1，2_乙二硫醇的體積比為10:1。
[0013](4)薄膜的制備
[0014]將步驟(2)的二個電極放置在步驟(3)的電沉積液中進(jìn)行陰極恒電位電沉積，電壓為1.5-8V，電鍍時間為5-30min，電沉積結(jié)束后，陰極上沉積出一層均勻質(zhì)密的薄膜。[〇〇15](5)薄膜的后處理[〇〇16]將步驟(4)的電沉積膜浸在氮氣氣氛下300-400度熱處理1-10分鐘，自然冷卻至室溫，得到硫化銻膜。
[0017]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0018]1、使用透明電極基底，避免了基底材料對入射光的阻隔作用，為在太陽能電池中的實際應(yīng)用提供了方便條件。
[0019]2、制備方法簡單，反應(yīng)時間短，產(chǎn)率高，可適用于工廠大批量生產(chǎn)，實用性強(qiáng)，具有很好的應(yīng)用前景?！靖綀D說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的電沉積示意圖；
[0021]圖2為本發(fā)明實施例1制得的硫化銻膜、導(dǎo)電玻璃(IT0)及標(biāo)準(zhǔn)的Sb2S3XRD圖譜； [〇〇22]圖3為本發(fā)明實施例1制得的硫化銻膜掃描電鏡圖?！揪唧w實施方式】 [〇〇23] 實施例1[〇〇24]將導(dǎo)電玻璃(IT0)先后在丙酮和乙醇溶液中超聲清洗15min后，再用去離子水沖洗;將0.02gSb2S3加入到10ml 1，2-乙二胺和lml 1，2-乙二硫醇的混合溶劑中，常溫攪拌溶解， 制得電沉積液;如圖1所示，將兩塊導(dǎo)電玻璃2作為工作電極和對電極，垂直排列放入裝有上述電沉積液3的電解槽1內(nèi)，電極表面相互平行，進(jìn)行陰極恒電位電沉積，電壓為4V，電鍍時間為30min，電沉積結(jié)束后，導(dǎo)電玻璃上沉積出一層均勻質(zhì)密的薄膜，將電沉積薄膜在氮氣條件下400 °C熱處理3分鐘，冷卻至室溫，得到硫化銻膜。
[0025]如圖2所示，本實施例得到的樣品的物相為Sb2S3,由此可判定本實施例得到的樣品為Sb2S3〇
[0026]如圖3所示，可以看出制得薄膜是由大量微納米棒組成。[〇〇27] 實施例2[〇〇28]將導(dǎo)電玻璃(FT0)先后在丙酮和乙醇溶液中超聲清洗15min后，再用去離子水沖洗;將0.03gSb2S3加入到10ml 1，2-乙二胺和lml 1，2-乙二硫醇的混合溶劑中，常溫攪拌溶解， 制得電沉積液;將兩塊導(dǎo)電玻璃作為工作電極和對電極，垂直排列放入裝有上述電沉積液的電解槽內(nèi)，電極表面相互平行，進(jìn)行陰極恒電位電沉積，電壓為8V，電鍍時間為5min，電沉積結(jié)束后，導(dǎo)電玻璃上沉積出一層均勻質(zhì)密的薄膜，將電沉積薄膜在氮氣條件下300 °C熱處理1分鐘，冷卻至室溫，得到硫化銻膜。[〇〇29] 實施例3[〇〇3〇]將導(dǎo)電玻璃(AZ0)先后在丙酮和乙醇溶液中超聲清洗15min后，再用去離子水沖洗;將0.01gSb2S3加入到10ml 1，2-乙二胺和lml 1，2-乙二硫醇的混合溶劑中，常溫攪拌溶解， 制得電沉積液;將兩塊導(dǎo)電玻璃作為工作電極和對電極，垂直排列放入裝有上述電沉積液的電解槽內(nèi)，電極表面相互平行，進(jìn)行陰極恒電位電沉積，電壓為1.5V，電鍍時間為lOmin，電沉積結(jié)束后，導(dǎo)電玻璃上沉積出一層均勻質(zhì)密的薄膜，將電沉積薄膜在氮氣條件下350 °C 熱處理10分鐘，冷卻至室溫，得到硫化銻膜。
【主權(quán)項】
1.一種硫化銻薄膜的制備方法，其特征在于:它包括如下步驟:(1)將透明電極先后在丙酮和乙醇溶液中分別超聲清洗15min后，再用去離子水沖洗干 凈；(2)將兩塊透明電極垂直排列放入電解槽，制成二個電極，電極表面相互平行；(3)按每11毫升1，2-乙二胺和1，2-乙二硫醇混合溶液加入0.01-0.03g硫化銻的比例， 將硫化銻溶于乙二胺和1，2_乙二硫醇混合溶液，制得電沉積液;所述按乙二胺和1，2_乙二 硫醇的體積比為10:1;(4)將步驟(2)的二個電極放置在步驟(3)的電沉積液中進(jìn)行陰極恒電位電沉積，電壓 為1.5-8V，電鍍時間為5-30min，電沉積結(jié)束后，陰極上沉積出一層均勻質(zhì)密的薄膜；(5)將步驟(4)的電沉積膜浸在氮氣氣氛下300-400度熱處理1-10分鐘，自然冷卻至室 溫，得到硫化銻膜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫化銻膜的制備方法，其特征在于，所述透明電極為由透 明基材和鍍在其表面的透明導(dǎo)電材料構(gòu)成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硫化銻膜的制備方法，其特征在于，所述的透明基材為無 機(jī)玻璃、有機(jī)玻璃和透明薄膜中的一種。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硫化銻膜的制備方法，其特征在于，所述透明導(dǎo)電材料為 摻雜的氧化錫、摻雜的氧化銦或摻雜的氧化鋅中的一種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫化銻膜的制備方法，其特征在于，所述透明電極為ITO玻璃。
【文檔編號】C25D9/08GK105951146SQ201610296937
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】張海全, 侯文龍, 梁波, 郭慧云, 王海龍, 趙樂樂, 彭飛, 程才紅, 楊越冬
【申請人】燕山大學(xué)