專利名稱：一種高純度二硒化錫納米片的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水熱化學(xué)合成納米材料工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及水熱法合成
二硒化錫納米片的制備方法。
背景技術(shù)：
納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍1 100nm或 由它們作為基本單元構(gòu)成的材料。納米材料為凝聚態(tài)物理提出了許多新的課 題，由于納米材料尺寸小，量子尺寸效應(yīng)十分顯著，這使得納米材料體系的 光、熱、電、磁等物理性質(zhì)與常規(guī)材料不同，出現(xiàn)許多新奇特性；另外納米 材料的另一個(gè)重要特點(diǎn)是表面效應(yīng)。隨著尺寸減小，比表面大大增加，導(dǎo)致 納米體系的化學(xué)性質(zhì)與化學(xué)平衡體系出現(xiàn)很大差別。納米合成為發(fā)展新型材 料提供了新的途徑和新的思路。納米半導(dǎo)體材料為制備性能優(yōu)越的半導(dǎo)體器 件提供了基礎(chǔ)。二硒化錫(SnSe2)作為IV-VI族半導(dǎo)體化合物，有著廣闊的應(yīng) 用前景。二硒化錫是一種重要的半導(dǎo)體材料，具有優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)性能， 可以應(yīng)用于薄膜電極、鋰離子電池負(fù)極添加材料、紅外光電儀器、熱電致冷
材料和太陽(yáng)電池等。
目前制備納米材料的方法有很多，如物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、濺 射法等氣相法和沉淀法、噴霧法、溶膠-凝膠法、輻射化學(xué)法等液相法。這 些方法有的工藝復(fù)雜，反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，有的方法反應(yīng)過(guò)程中毒性大、 環(huán)境污染嚴(yán)重，有的方法所得納米材料易團(tuán)聚、分散性差，不易控制納米材
料的形貌和尺寸均勻性，有的方法中所采用的具體工藝制備的片狀二硒化錫形狀不規(guī)則、呈團(tuán)聚的花瓣?duì)睿⑶蚁嘟M成不純。形狀不同影響著納米材料 的比表面積，而且說(shuō)明晶體生長(zhǎng)的取向不同，因而性能會(huì)有較大差別；當(dāng)純 度差時(shí)，由于出現(xiàn)的雜相是另一種物質(zhì)，因而其性能會(huì)與單相物質(zhì)不同，在 光學(xué)特性、導(dǎo)電性能等方面有較大差異，這些物理性能對(duì)半導(dǎo)體材料是十分 重要的。與本專利最接近的現(xiàn)有技術(shù)是發(fā)表于青島科技大學(xué)學(xué)報(bào)，第27巻 第5期，2006年10月，文章編號(hào)為1672-6987 (2006) 05-0427-04，名稱 為SnSe2納米片的制備及結(jié)構(gòu)表征。該論文上公開了一種SnSe2納米片的制 備方法，雖然產(chǎn)品相似，但是在原料和工藝流程上都有所區(qū)別，現(xiàn)有技術(shù)采 用的原料是SnCl2《H20和NaSe03別20，而本發(fā)明所采用的原料是SnCl2 2H20、 Se02，并且由于原料的不同使后續(xù)的工藝方法均不同，最重要的是現(xiàn)有技術(shù) 的方法所得產(chǎn)品中存在部分Se，致使SnSe2納米片純度不夠，這在所述論文 中的XRD圖中明顯可見有雜相Se的強(qiáng)度較高的衍射峰存在。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，而發(fā)明了一種高純度二硒化錫納米片 的制備方法。
本發(fā)明采用水熱法合成工藝制備二硒化錫納米片，以SnCl2 *2&0和Se02
為原料，嚴(yán)格控制原料的化學(xué)計(jì)量比和濃度，以NaOH和氨水為輔助介質(zhì)來(lái)
調(diào)整溶液的PH值，以聯(lián)氨為還原劑，在較低溫度下加熱，使原料進(jìn)行共還
原并發(fā)生合成反應(yīng)，并經(jīng)清洗、過(guò)濾和烘干即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。 本發(fā)明的具體制備方法包括如下順序的步驟 a.將0. 8 1. 2份SnCl2 2H20、 0. 787 1. 18份Se02 、 0. 200 0. 450份
NaOH三種固體粉末均勻混合，再加入12 16份的去離子水均勻混合；b. 將上述混合物溶液倒入高壓反應(yīng)釜，再加入0.95 1.9份聯(lián)氨和 0.80 1.6份氨水；
c. 將上述反應(yīng)罐加熱至160 20(TC之間，保溫時(shí)間16 24小時(shí)，然后冷 卻到室溫取出；
d. 將反應(yīng)后的溶液通過(guò)水系微孔濾膜過(guò)濾，先后用去離子水和無(wú)水乙醇 反復(fù)洗滌、過(guò)濾分離，去除雜質(zhì)，洗滌至中性為止；
e. 將上述洗滌后所得物干燥，得到二硒化錫粉末。
上述步驟a中混合物粉末在去離子水中均勻混合，采用超聲波振動(dòng)并進(jìn)
行攪拌的方式使之溶解更充分。
上述步驟b中的聯(lián)氨的純度采用85%或80%。
上述步驟b中的氨水濃度釆用含氨15%或17%或20%三種。
上述步驟b中的高壓反應(yīng)釜采用聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜。
上述步驟e中洗滌后所得物的干燥是在50 8(TC下烘干。
上述步驟e中的干燥采用真空烘箱進(jìn)行干燥。
利用X射線衍射分析了所得粉末的相結(jié)構(gòu)，結(jié)果如圖l所示；利用場(chǎng)發(fā) 射掃描電子顯微鏡觀察了所得二硒化錫(SnSe2)化合物樣品的形貌及尺寸，結(jié) 果如圖2和圖3所示，所得結(jié)果表明，本發(fā)明提出的水熱法合成工藝制備的 二硒化錫產(chǎn)物是均勻的納米六角片單相粉體，不含其他雜質(zhì)，其中六角片大 小均勻，形狀規(guī)則，邊長(zhǎng)約600 700nm，厚度均勻，約30 40nm。利用納 米六角片二硒化錫的形狀和尺寸，可以在其應(yīng)用的相關(guān)領(lǐng)域制備半導(dǎo)體器 件，將在鋰離子電池電極材料、太陽(yáng)電池材料、傳感器、激光器件方面有廣闊的應(yīng)用前景。
本發(fā)明所得納米六角片二硒化錫是單相粉體，其中六角片大小均勻，形
狀規(guī)則，邊長(zhǎng)約600 700nm，厚度均勻，約30 40nm。與同類技術(shù)相比， 本發(fā)明所得納米六角片二硒化錫純度高、分散性好、形狀規(guī)則均勻，工藝過(guò) 程安全、過(guò)程輔助溶液及產(chǎn)物易處理、無(wú)污染等，因此該方法具有非常廣闊 的應(yīng)用前景。


圖1本發(fā)明所得納米六角片二硒化錫的X射線衍射圖
圖2為場(chǎng)發(fā)射電子顯微鏡下本發(fā)明制備的納米六角片二硒化錫的照片
圖3為圖2中二硒化錫片的厚度照片
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
將1. 0份SnCl2 2H20 、 0. 984份Se02 、 0. 210份NaOH三種固體粉末均 勻混合，再加入12份的去離子水，采用超聲波振動(dòng)并進(jìn)行攪拌的方式使之 均勻混合。將上述混合物溶液倒入聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜，再加入85% 的聯(lián)氨0.95份和17%的氨水1.2份。將上述反應(yīng)罐加熱至18(TC之間，保 溫時(shí)間20小時(shí)，然后冷卻到室溫取出。將反應(yīng)后的溶液通過(guò)水系微孔濾膜 過(guò)濾，先后用去離子水和無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌、過(guò)濾分離，去除雜質(zhì)，洗滌至 中性為止。將上述洗滌后所得物在7(TC下的真空烘箱中干燥，得到二硒化錫 粉末。經(jīng)檢測(cè)，所得SnSe2的純度為100%。 實(shí)施例2
將0. 8份SnCl2 2H20 、 0. 787份Se02 、 0. 280份NaOH三種固體粉末均勻混合，再加入14份的去離子水，采用超聲波振動(dòng)并進(jìn)行攪拌的方式使之 均勻混合。將上述混合物溶液倒入聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜，再加入80% 的聯(lián)氨1. 9份和20%的氨水0. 80份。將上述反應(yīng)罐加熱至16(TC之間，保 溫時(shí)間24小時(shí)，然后冷卻到室溫取出。將反應(yīng)后的溶液通過(guò)水系微孔濾膜 過(guò)濾，先后用去離子水和無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌、過(guò)濾分離，去除雜質(zhì)，洗滌至 中性為止。將上述洗滌后所得物在5(TC下的真空烘箱干燥，得到二硒化錫粉 末。經(jīng)檢測(cè)，所得SnSe2的純度為99.5y。。 實(shí)施例3
將1. 2份SnCl2 2H20 、 1. 18份Se02 、 0. 400份NaOH三種固體粉末均 勻混合，再加入16份的去離子水，采用超聲波振動(dòng)并進(jìn)行攪拌的方式使之 均勻混合。將上述混合物溶液倒入聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜，再加入85% 的聯(lián)氨1. 5份和15%的氨水1. 6份。將上述反應(yīng)罐加熱至20(TC之間，保溫 時(shí)間16小時(shí)，然后冷卻到室溫取出。將反應(yīng)后的溶液通過(guò)水系微孔濾膜過(guò) 濾，先后用去離子水和無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌、過(guò)濾分離，去除雜質(zhì)，洗滌至中 性為止。將上述洗滌后所得物在8(TC下的真空烘箱干燥，得到二硒化錫粉末。 經(jīng)檢測(cè)，所得SnSe2的純度為99. 5°/0。
權(quán)利要求
1. 一種高純度二硒化錫納米片的制備方法，該方法包括如下順序的步驟a. 將0.8～1.2份SnCl2·2H2O、0.787～1.18份SeO2、0.200～0.450份NaOH三種固體粉末均勻混合，再加入12～16份的去離子水均勻混合；b. 將上述混合物溶液倒入高壓反應(yīng)釜，再加入0.95～1.9份聯(lián)氨和0.80～1.6份氨水；c. 將上述反應(yīng)罐加熱至160～200℃之間，保溫時(shí)間16～24小時(shí)，然后冷卻到室溫取出；d. 將反應(yīng)后的溶液通過(guò)水系微孔濾膜過(guò)濾，先后用去離子水和無(wú)水乙醇反復(fù)洗滌、過(guò)濾分離，去除雜質(zhì)，洗滌至中性為止；e. 將上述洗滌后所得物干燥，得到二硒化錫粉末。
2. 如權(quán)利要求1所述高純度二硒化錫納米片的制備方法，其中所述步驟a 中混合物粉末在去離子水中均勻混合，采用超聲波振動(dòng)并進(jìn)行攪拌的方式使 之溶解更充分。
3. 如權(quán)利要求1所述高純度二硒化錫納米片的制備方法，其中所述步驟e 中洗滌后所得物的干燥是在50 8(TC下烘干。
4. 如權(quán)利要求1或3所述高純度二硒化錫納米片的制備方法，其中所述步 驟e中的干燥采用真空烘箱進(jìn)行干燥。
全文摘要
一種高純度二硒化錫納米片的制備方法，涉及水熱化學(xué)合成納米材料工藝技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用SnCl₂·2H₂O、SeO₂、NaOH三種固體粉，以及聯(lián)氨和氨水，通過(guò)反應(yīng)、加熱、洗滌、烘干等步驟制備二硒化錫納米片。本發(fā)明所得二硒化錫純度高、分散性好、形狀規(guī)則均勻，工藝過(guò)程安全、過(guò)程輔助溶液及產(chǎn)物易處理、無(wú)污染等，因此該方法具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C01B19/04GK101412505SQ20081013990
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日
發(fā)明者劉科高, 湯愛君, 馬海龍 申請(qǐng)人:山東建筑大學(xué)