專利名稱：微波法制備Bi的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及碲化鉍納米晶的制法。具體地說，是用微波輔助的多羥基法制備Bi2Te3納米晶。
背景技術(shù)：
V-VI族(尤其是V2VI3型)硫?qū)倩衔锸且活愔匾陌雽?dǎo)體材料，被廣泛地應(yīng)用于熱電器件、電子和光電子器件、紅外探測等領(lǐng)域。這類物質(zhì)中，Bi-Te基材料，尤其是Bi2Te3，是目前已知的在室溫區(qū)性能最好的熱電材料[參見(a)A.Boyer，E.Cisse，Mater.Sci.Engine.B，1992，113，103.(b)F.J.DiSalvo，Science，1999，285，703.]，但其制冷效率仍不足以取代目前仍被廣泛使用的壓縮機(jī)。然而近來的理論[參見(a)L.D.Hicks，M.S Dresselhaus，Phys.Rev.B 1993，47，12727.(b)L.D.Hicks，M.SDresselhaus，Phys.Rev.B 1993，47，16631.]和實驗[參見S.H.Yu，M.Yoshimura，Adv.Mater.，2002，14，296.]的結(jié)果都表明納米結(jié)構(gòu)的熱電材料由于量子效應(yīng)將導(dǎo)致其性能的大幅度提高。因此，納米結(jié)構(gòu)的熱電材料的制備成為近來的一個研究熱點。
金屬硫?qū)倩衔锿ǔＪ怯萌廴诜ㄖ苽鋵⑦m量的純的元素單質(zhì)混合后封于真空石英管中，于高溫(通常500-600℃)下熔融反應(yīng)。其他的合成方法多數(shù)由于涉及昂貴復(fù)雜的金屬有機(jī)前驅(qū)體[參見(a)C.B.Murray，D.J.Norris and M.G.Bawendi，J.Am.Chem.Soc.，1993，115，8706.(b)C.Jones，Chem.Soc.Rev，1997，101.(c)K.Vernam，T.B.Rauchfuss and S.R.Wilson，Inorg.Chem.，1995，34，3072.]及/或有毒的H2S，H2Se，H2Te氣體[參見L.C.Roof and J.W.Kolis，Chem.Rev.，1993，93，1037.]而受到限制。最近，一些較簡便的方法也被用于制備Bi-Te基材料，如化學(xué)合金法[參見M.Toprak，Y.Zhang and M.Muhammed，Mater.Lett.，2003，57，3976-3982小機(jī)械合金法[參見S.Hu，X.Zhao and T.Zhu，Rare MetalMater.Engine.，2002，31(4)，287-290.]、溶劑熱還原[參見(a)Y.Deng，C.Nan，G.Wei，L.Guo and Y.Lin，Chem.Phys.Lett.，2003，374(3-4)，410-415.(b)C.Wang，K.Tang，Q.Yang，J.Hu and Y.Qian，J.Mater.Chem.，2002，12(8)，2426-2429.(c)S.Yu，J.Yang，Y.Wu，Z.Han，J.Lu，Y.Xie and Y.Qian，J.Mater.Chem.，1998，8(9)，1949-1951.]、及電沉積法[參見(a)M.M.Gonzalez，G.Snyder，A.Prieto，R.Gronsky，T.Sands and A.Stacy，Nano Lett.，2003，3(7)，973-977.(b)M.M.Gonzalez，A.Prieto，M.Knox，R.Gronsky，T.Sands and A.Stacy，Chem.Mater.，2003，15(8)，1676-1681.(c)M.Sander，A.Prieto，R.Gronsky，T.Sands and A.Stacy，Adv.Mater.，2002，14(9)，665-667.]等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種的制備Bi2Te3納米晶的方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種制備Bi2Te3納米晶的方法，它是將A mmol Bi(NO3)3a5H2O及(0.45-3)Ag KOH溶于(6～60)A毫升醇溶劑中，再加入1.5Ammol碲粉，在微波的作用下，在帶有回流裝置的反應(yīng)器中反應(yīng)0.5～16小時，將產(chǎn)物離心分離，沉淀用蒸餾水和乙醇依次洗滌，將所得的沉淀物置于真空和室溫下干燥，得到黑色粉末，即得Bi2Te3納米晶。
上述的方法中，所述的醇溶劑是乙二醇或丙三醇與水的混合物，其中水的體積分?jǐn)?shù)為0-50％。
上述的方法中，所述的微波是頻率為2.45GHz的微波。
本發(fā)明的Bi2Te3納米晶經(jīng)XRD測定，結(jié)果表明它為純的六方相的Bi2Te3。峰的位置與強(qiáng)度都與文獻(xiàn)值相匹配[參見Joint Committee on Powder DiffractionStandards(JCPDS)，F(xiàn)ile No 15-0863.]沒有發(fā)現(xiàn)雜相峰，表明產(chǎn)品的純度比較高。通過TEM照片，觀察到本發(fā)明的Bi2Te3納米晶是直徑為20～50nm長度為200～400nm的Bi2Te3單晶納米棒及邊長為90～150nm的Bi2Te3單晶六方納米片的混合物。
本發(fā)明的制備Bi2Te3納米晶的方法原料簡單易得、條件溫和、耗時短、簡便易行，所得的納米晶為純的六方相的Bi2Te3納米晶。納米晶是直徑為20～50nm，長度為200～400nm的Bi2Te3單晶納米棒及邊長為90～150nm的Bi2Te3單晶六方納米片的混合物。
四

圖1為本發(fā)明的Bi2Te3納米晶的XRD圖；圖2為本發(fā)明的Bi2Te3納米晶的TEM照片和相應(yīng)的選區(qū)電子衍射(SAED)圖樣。
五具體實施例方式
實施例1.Bi2Te3納米晶的制備在100mL的圓底燒瓶中加入2mmol Bi(NO3)3a5H2O，2g KOH，及30毫升溶劑(丙三醇與水的混合物，醇與水的體積比為7/1)，配成無色透明的溶液，再加入3mmol碲粉，將此體系置于帶有回流裝置的微波爐中(工作頻率2.45GHz；功率調(diào)為365W)反應(yīng)1小時。反應(yīng)結(jié)束后，有大量黑色粉狀沉淀生成。將產(chǎn)物離心分離，依次用蒸餾水和乙醇洗滌幾次，并將所得的沉淀物置于室溫下抽真空干燥，得到黑色粉末Bi2Te3，0.74克，產(chǎn)率92％。粉末XRD結(jié)果(見附圖1)表明該產(chǎn)品為純的六方相的Bi2Te3。峰的位置與強(qiáng)度都與文獻(xiàn)值相匹配[參見JointCommittee on Powder Diffraction Standards(JCPDS)，F(xiàn)ile No 15-0863.]。沒有發(fā)現(xiàn)雜相峰，表明產(chǎn)品的純度比較高。通過TEM照片(見附圖2)觀察到如此制備的Bi2Te3納米晶是直徑為20～50nm，長度為200～400nm的Bi2Te3單晶納米棒及邊長為90～150nm的Bi2Te3單晶六方納米片的混合物，而且由選區(qū)電子衍射圖樣可進(jìn)一步證實這些納米晶為六方相的Bi2Te3單晶。
實施例2.Bi2Te3納米晶的制備將KOH的量改為0.9g，溶劑為丙三醇與水的混合物，醇與水的體積比為4/1，反應(yīng)時間為6h，制備的其他條件同實施例1。同樣也得到晶體大小和形態(tài)類似于實施例1的黑色粉末Bi2Te3，0.73克。產(chǎn)率91％。
實施例3.Bi2Te3納米晶的制備將KOH的量改為0.9g，溶劑為丙三醇與水的混合物，醇與水的體積比為7/1，反應(yīng)時間為3h，制備的其他條件同實施例1。同樣也得到晶體大小和形態(tài)類似于實施例1的黑色粉末Bi2Te3，0.74克。產(chǎn)率92％。
實施例4.Bi2Te3納米晶的制備將KOH的量改為2g，溶劑改為乙二醇，反應(yīng)時間為6h，制備的其他條件同實施例1。同樣也得到晶體大小和形態(tài)類似于實施例1的黑色粉末Bi2Te3，0.75克。產(chǎn)率94％。
實施例5.Bi2Te3納米晶的制備將KOH的量改為4g，溶劑改為乙二醇，反應(yīng)時間為5h，制備的其他條件同實施例1。同樣也得到晶體大小和形態(tài)類似于實施例1的黑色粉末Bi2Te3，0.76克。產(chǎn)率95％。
實施例6.Bi2Te3納米晶的制備將Bi(NO3)3a5H2O的量改為0.5mmol，KOH的量改為0.5g，碲粉的量改為0.75mmol，溶劑改為丙三醇，30mL，反應(yīng)時間為0.5h，制備的其他條件同實施例1。同樣也得到晶體大小和形態(tài)類似于實施例1的黑色粉末Bi2Te3，0.18克，產(chǎn)率90％。
實施例7.Bi2Te3納米晶的制備將Bi(NO3)3a5H2O的量改為5mmol，KOH的量改為10g，碲粉的量改為7.5mmol，溶劑為丙三醇與水的混合物，醇與水的體積比為1/1，30mL，反應(yīng)時間為10h，制備的其他條件同實施例1。同樣也得到晶體大小和形態(tài)類似于實施例1的黑色粉末Bi2Te3，1.93克，產(chǎn)率96％。
實施例8.Bi2Te3納米晶的制備將Bi(NO3)3a5H2O的量改為3mmol，KOH的量改為7g，碲粉的量改為4.5mmol，溶劑為乙二醇與水的混合物，醇與水的體積比為4/1，30mL，反應(yīng)時間為12h，制備的其他條件同實施例1。同樣也得到晶體大小和形態(tài)類似于實施例1的黑色粉末Bi2Te3，1.12g，產(chǎn)率93％。
實施例9.Bi2Te3納米晶的制備Bi(NO3)3a5H2O的量為2mmol，將KOH的量改為6g，溶劑為乙二醇與水的混合物，醇與水的體積比為1/1，30mL，反應(yīng)時間為16h，制備的其他條件同實施例1。同樣也得到晶體大小和形態(tài)類似于實施例1的黑色粉末Bi2Te3，0.75g，產(chǎn)率94％。
權(quán)利要求
1.一種制備Bi2Te3納米晶的方法，其特征是將A mmol Bi(NO3)3a5H2O及(0.45-3)Ag KOH溶于(6～60)A毫升醇溶劑中，再加入1.5Ammol碲粉，在微波的作用下，在帶有回流裝置的反應(yīng)器中反應(yīng)0.5～16小時，將產(chǎn)物離心分離，沉淀用蒸餾水和乙醇依次洗滌，將所得的沉淀物置于真空和室溫下干燥，得到黑色粉末，即為Bi2Te3納米晶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的醇溶劑是乙醇或丙三醇與水的混合物，其中水的體積分?jǐn)?shù)為0-50％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的微波是頻率為2.45GHz的微波。
全文摘要
一種制備Bi
文檔編號C01G29/00GK1594105SQ20041004106
公開日2005年3月16日 申請日期2004年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月23日
發(fā)明者朱俊杰, 周泊 申請人:南京大學(xué)