CN102897723A - 一种水热法制备硒化铜基纳米晶的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境友好纳米材料制备技术领域，涉及一种制备硒化铜基纳米晶的方法，尤其涉及一种水热法制备硒化铜基纳米晶的方法。本发明是将硝酸铜与无机金属盐混合，以酒石酸为络合剂，氨水碱化，再加入***钠，以水合肼为还原剂经水热反应，离心洗涤制得。本发明以水热法为合成手段，能够大规模制备硒化铜基纳米晶，其优点在于合成方法简便，环保，高效。
Description
技术领域
本发明属于环境友好纳米材料制备技术领域，涉及一种制备硒化铜基纳米晶的方法，尤其涉及一种水热法制备硒化铜基纳米晶的方法。
背景技术
近年来，纳米材料的制备及其组装应用相关研究课题已成为自然学科中一个研究重点。纳米材料是指材料的三维尺度上至少有一个维度处于纳米尺寸的范围之内（1-100nm）,或者以其作为基本组成单元所构成的材料。一般而言，材料的性质与晶体的尺寸的关系极为密切，当物质的尺寸进入纳米量级以后，材料颗粒尺寸的减少会导致材料边界条件的破坏，使得材料的能带结构及其相关能级和对材料的尺寸具有较大的依赖性。随着晶体尺寸的减小，一般情况下，连续能级会逐渐裂分为分立能级，而且能隙随颗粒尺寸的减小而增加。而当能隙大于材料本身的热能，或静电能时，量子效应变得较为明显，从而使得纳米材料在光，电，磁等方面呈现出不同于其宏观材料的性质。例如，本身属于导体的金属在纳米尺寸度可以变为绝缘体，而且其吸收谱会随颗粒尺寸和聚集行为而变化。材料在纳米尺度上所表现出的，不同于其本体材料的理化性质引发了人们极大的研究兴趣，使得人们对纳米材料在调控合成技术，纳米形貌结构及其相应性质的人工剪裁方面和器件的组装等方面进行了大量研究。
在纳米技术的研究和发展中主要涉及两个方面的内容：材料制备及应用开发。纳米技术在经过近二十来年的发展已经取得重要的进展，在纳米合成技术方面，一些***的制备具有特定形貌的纳米材料的合成已经逐渐建立。但由于在纳米尺度下，影响晶体生长的因素很多，加之化合物本身在组成和晶体结构上的差异，建立普适性的纳米材料的制备方法并不容易，同时为了满足纳米材料应用化要求，发展简单温和条件下制备具有特定结构和形貌的纳米材料的合成方法仍然具有重要意义。纳米技术的应用开发是纳米技术发展的最终目的，纳米材料表现出来的一些独特的物理化学性质为其在不同领域的应用提供了众多的可能性。
第VI主族纳米材料在日益蓬勃发展的无机纳米功能材料与器件中扮演着重要的角色，这类材料已经显示了与其体相材料不同的光学、电学、磁学、催化及气敏等性能，可广泛应用于各种重要的研究与生产领域。硒化物纳米材料作为其中的典型代表具有优良的光电性能和抗磁性质，在非线性光学、电磁学、光电子学等领域具有广阔的应用前景。例如，硒化物纳米材料已被运用于太阳能电池、传感器、生物医学、选择性电极、整流器等领域，因此硒化物纳米材料是当前国内外材料领域的研究热点之一。
发明内容
本发明以水热法为合成手段，能够大规模制备硒化铜基纳米晶，其优点在于合成方法简便，环保，高效。
本发明是将硝酸铜与无机金属盐混合，以酒石酸为络合剂，氨水碱化，再加入***钠，以水合肼为还原剂经水热反应，离心洗涤制得。
本发明的一个较优实施例，所述的无机金属盐为锌盐，锡盐、铟盐，具体为硝酸锌、四氯化锡、三氯化铟中的一种或以金属原子等摩尔比例混合的几种。
本发明的一个较优实施例，所述的硝酸铜、无机金属盐与***钠的施加量是按照最终硒化铜基产物中各金属原子的摩尔比值施加到水热反应釜中。
本发明的一个较优实施例，所述的水热反应的温度为180℃，反应3h。
附图说明
图1 Cu2SnSe3的X射线衍射分析图（XRD）；
图2 Cu2ZnSnSe4的X射线衍射分析图（XRD）；
图3 Cu2SnSe3 的扫描电镜图；
图4 Cu2SnSe3的扫描透射电子显微图（STEM）；
图5 Cu2ZnSnSe4的扫描透射电子显微图（STEM）。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明，以使本领域技术人员更好地理解本发明，但本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
Cu2SnSe3合成的具体步骤：取硝酸铜与四氯化锡以0.4mmol:0.2mmol的比例加入到20ml的反应釜中，加入0.1g酒石酸，加入3毫升的蒸馏水溶解，接着加入7ml的氨水，然后再加入0.6mmol的***钠，最后加入8ml的水合肼装釜180℃反应3h，取出自然冷却最后离心即可得到Cu2SnSe3纳米晶。
实施例2
CuInSe2合成步骤：取硝酸铜与三氯化铟以0.2mmol:0.2mmol的比例加入到20ml的反应釜中，加入0.1g酒石酸，加入3毫升的蒸馏水溶解，接着加入7ml的氨水，然后再加入0.4mmol的***钠，最后加入8ml的水合肼装釜180℃反应3h，取出自然冷却最后离心即可得到CuInSe2纳米晶。
实施例3
Cu2ZnSnSe4合成步骤：取硝酸铜，硝酸锌和四氯化锡以0.4mmol：0.2mmol:0.2mmol的比例加入到20ml的反应釜中，加入0.1g酒石酸，加入3毫升的蒸馏水溶解，接着加入7ml的氨水，然后再加入0.8mmol的***钠，最后加入8ml的水合肼装釜180℃反应3h，取出自然冷却最后离心即可得到Cu2ZnSnSe4纳米晶。
实施例4
Cu2Se合成步骤：取硝酸铜0.4mmol加入到20mol的反应釜中，加入0.1g酒石酸，加入3毫升的蒸馏水溶解，接着加入7ml的氨水，然后再加入0.2mmol的***钠，最后加入8ml的水合肼装釜180℃反应3h，取出自然冷却最后离心即可得到Cu2Se纳米晶。
实施例5
Cu2ZnSnSe4的合成步骤：取硝酸锌和四氯化锡以4mmol： 2mmol: 2mmol的比例加入到50ml的反应釜中，加入0.1g酒石酸，加入3毫升的蒸馏水溶解，接着加入7ml的氨水，然后再加入8mmol的***钠，最后加入8ml的水合肼装釜180℃反应3h，取出自然冷却最后离心即可得到大量的Cu2ZnSnSe4纳米晶。
实施例6
Cu2SnSe3的合成步骤：取硝酸铜与四氯化锡以4mmol:2mmol的比例加入到50ml的反应釜中，加入0.1g酒石酸，加入3毫升的蒸馏水溶解，接着加入7ml的氨水，然后再加入0.6mmol的***钠，最后加入8ml的水合肼装釜180℃反应3h，取出自然冷却最后离心即可得到大量的Cu2SnSe3纳米晶。
图一和图二分别是Cu2SnSe3和Cu2ZnSnSe4的XRD图，从图中可以看出不同样品XRD衍射峰都出现在2θ=27.2°、45.1°、52.6°、65.2°、72.0°处，均符合各自的XRD图谱特征峰。
图三是Cu2SnSe3扫描电镜图，通过图片可以观察到所得到的产物形貌是Cu2SnSe3纳米晶。
图四和图五分别是Cu2SnSe3和Cu2ZnSnSe4的STEM图，由于硒化铜基纳米晶的XRD特征峰是相同的，所以需要通过测量它们的具体元素来进行区分，通过其Mapping可以发现样品Cu2SnSe3的Cu、Sn、Se元素均匀分布其中，样品Cu2ZnSnSe4的Cu、Sn、Zn、Se元素也均匀分布其中。
Claims (4)
1.一种水热法制备硒化铜基纳米晶的方法，是将硝酸铜与无机金属盐混合，以酒石酸为络合剂，氨水碱化，再加入***钠，以水合肼为还原剂经水热反应，离心洗涤制得。
2.根据权利要求1所述的水热法制备硒化铜基纳米晶的方法，其特征在于，所述的无机金属盐为锌盐，锡盐、铟盐，具体为硝酸锌、四氯化锡、三氯化铟中的一种或以金属原子等摩尔比例混合的几种。
3.根据权利要求1所述的水热法制备硒化铜基纳米晶的方法，其特征在于，所述的硝酸铜、无机金属盐与***钠的施加量是按照最终硒化铜基产物中各金属原子的摩尔比值施加到水热反应釜中。
4.根据权利要求1所述的水热法制备硒化铜基纳米晶的方法，其特征在于，所述的水热反应的温度为180℃，反应3h。
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