專利名稱：溶劑熱法合成納米花球狀I(lǐng)n₂Se₃(DETA)雜化材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電半導(dǎo)體納米材料合成技術(shù)領(lǐng)域，涉及無機有機雜化材料的合成方法，特別涉及一種溶劑熱法合成納米花球狀I(lǐng)n2Se3(DETA)雜化材料的方法。
背景技術(shù)：
隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展，納米技術(shù)已被廣泛用于光、電、磁和催化等多方面領(lǐng)域，具有新穎復(fù)雜結(jié)構(gòu)等特殊形貌的納米材料能夠提供更多的機會去探索其新的性質(zhì)。因而，科學(xué)家們正致力于研究對納米材料的組成、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、尺寸和排列等的控制，以制備符合各種預(yù)期功能的納米材料。由納米基本單元(如納米顆粒、納米線、納米片、納米帶、納米棒)組成的不同形態(tài)及微觀結(jié)構(gòu)的聚集體，以及由此構(gòu)筑成的納米功能材料和納米器件，因其獨特的性能而備受人們的關(guān)注。但是，直接在結(jié)構(gòu)單元的接觸點上組裝成為擁有可控形 貌和均勻大小尺寸的三維結(jié)構(gòu)是很困難的。過去幾年，人們合成了各種規(guī)則的超結(jié)構(gòu)，其中包括樹狀結(jié)構(gòu)、蜂窩狀結(jié)構(gòu)，鳥巢狀結(jié)構(gòu)、花狀結(jié)構(gòu)等等。其中，以三維花狀結(jié)構(gòu)為代表的具有高度規(guī)整尺寸和形貌的材料的可控制備和生長機制的研究，一直是材料科學(xué)界的研究熱點之一 O無機有機雜化材料作為一種新型材料，其獨特的性能被廣泛應(yīng)用于光電二極管和太陽能電池等高科技裝置上，因此引起了人們極大的重視。將無機材料和有機材料結(jié)合在一起形成一種新型的具有特殊結(jié)構(gòu)的無機有機雜化材料，能夠增強無機材料的光、電、磁等性質(zhì)，以及改善無機材料的剛性和熱力學(xué)穩(wěn)定性，同時還能改善有機物質(zhì)的結(jié)構(gòu)多樣性、靈活性、幾何可控性和其他優(yōu)異的性質(zhì)。由于此類材料綜合了無機有機材料各自的優(yōu)點，具有較高的穩(wěn)定性和剛性，在力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)和生物學(xué)等方面具有許多優(yōu)異性能，因而成為材料科學(xué)研究的熱點。雜化材料的應(yīng)用前景極其廣闊，其力學(xué)及機械性能優(yōu)良，韌性好、熱穩(wěn)定好，使其適于用作耐磨及結(jié)構(gòu)材料；該材料中無機物含量可控、質(zhì)量輕、便于加工，可用于制造交通工具、飛機部件等；其高阻隔性、各向異電性，可用于制造各種容器、油箱等；優(yōu)異的光學(xué)性能，在光學(xué)尤其是非線性光學(xué)領(lǐng)域大有用武之地；采用不同的雜化組分可賦予雜化材料優(yōu)良的電性能，適用于開發(fā)電器、電子、光電產(chǎn)品。在眾多雜化材料的合成方法中，溶劑熱法能夠提供低溫、可控的條件，是一種環(huán)境友好，具有巨大前景的合成方法。通過調(diào)節(jié)溶劑的組成、反應(yīng)時間、反應(yīng)溫度，表面活性劑的種類和質(zhì)量等，可以實現(xiàn)對粒子的結(jié)晶相、結(jié)構(gòu)、大小的控制。溶劑熱合成方法中，應(yīng)用不同的有機分子作為模板和穩(wěn)定劑，可以合成許多種不同種類的新型雜化材料。該雜化材料的組成形式一般是MQ(I)x,其中MQ是金屬鹵族化合物或金屬氧族化合物，I為有機物，一般為單元或多元胺；MQ無機材料和I有機分子通過共價鍵結(jié)合在一起形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。Yu.課題組應(yīng)用二乙烯三胺(DETA)，水合肼，去離子水合成了 ZnSe (DETA)a5納米帶，Xi.課題組用乙二胺，油酸，十六烷基胺和乙醇合成了 ZnS*ena5納米棒，Yu.課題組用二乙烯三胺和去離子水合成了 CoSe2-DETA納米帶雜化材料。這些雜化材料具有巨大的量子局限效應(yīng)，在光吸收區(qū)域表現(xiàn)出大面積藍移現(xiàn)象。而硒化銦作為一種很好的η型光電半導(dǎo)體材料，可以被廣泛的應(yīng)用于鋰電池、太陽能電池、光電器件能裝置上。物質(zhì)的形貌決定性質(zhì)，所以合成不同形貌的硒化銦雜化材料，進一步研究雜化材料的性質(zhì)是很有必要的。盡管人們已經(jīng)合成眾多類型的雜化材料，但對硒化銦雜化材料的合成卻鮮有報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種溶劑熱法合成納米花球狀I(lǐng)n2Se3(DETA)雜化材料的方法。一種溶劑熱法合成納米花球狀I(lǐng)n2Se3 (DETA)雜化材料的方法，是以銦鹽和硒粉為反應(yīng)物，以二乙烯三胺(DETA)、乙二醇(EG)為溶劑，在內(nèi)襯為聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中經(jīng)溶劑熱反應(yīng)，洗滌分離后真空干燥而成。從生長機理上推斷，該方法適合其他無機有機雜化材料的合成。本發(fā)明的技術(shù)方案是，溶劑熱法合成納米花球狀I(lǐng)n2Se3(DETA)雜化材料的方法，
將銦鹽、硒粉置于內(nèi)襯為聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中，加入二乙烯三胺和乙二醇混合溶液作為溶劑，攪拌均勻，反應(yīng)溶液占所述反應(yīng)釜總體積的6(Γ80%，然后將反應(yīng)釜于16(Tl80°C反應(yīng)12^24 h，冷卻至室溫，用無水乙醇洗滌并分離后真空干燥制得而成。本發(fā)明中所述的銦鹽和硒粉的摩爾比是2 :3，所述的銦鹽為水合硝酸銦、氯化銦、溴化銦中任意的一種，所述的二乙烯三胺、乙二醇的體積比為11 :4，所述的真空干燥溫度為60°C,干燥時間為6h。根據(jù)本發(fā)明所述方法合成的納米花球狀I(lǐng)n2Se3(DETA)雜化材料，是由大面積的三維花狀結(jié)構(gòu)組成，每朵花的直徑在2 3微米，而該花是由長方形納米片通過一個點向四周輻射而構(gòu)成，納米片的表面比較光滑，厚度在30nm左右。另外，該花球狀結(jié)構(gòu)沒有團聚現(xiàn)象，分散性很好，結(jié)晶性高。有益效果
本發(fā)明制備方法綠色環(huán)保、操作簡單、可控性強、成本低廉、得到的產(chǎn)物結(jié)晶性好、產(chǎn)量聞。


圖I制備的納米花球狀I(lǐng)n2Se3 (DETA)雜化材料的X射線衍射分析圖(XRD)。圖2制備的納米花球狀I(lǐng)n2Se3(DETA)雜化材料的低倍掃描電鏡圖(SEM)。圖3制備的納米花球狀I(lǐng)n2Se3(DETA)雜化材料的高倍掃描電鏡圖(SEM)。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細說明，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于以下實施例。實施例I :
(1)分別用電子天平稱取O.0764g(0. 2mmol)水合硝酸銦，O. 0237g(0. 3mmol)硒粉于內(nèi)襯為聚四氟乙烯的25ml反應(yīng)釜中；
(2)分別用IOml移液管分兩次精確量取Ilml二乙烯三胺，用5ml移液管精確量取4ml乙二醇于(I)中反應(yīng)爸，此時溶液體積為該反應(yīng)爸的60%,用直徑為Icm的磁子在600rpm轉(zhuǎn)速下攪拌IOmin ；
(3)將反應(yīng)釜密封，放入160°C烘箱中恒溫12h，自然冷卻至室溫，用無水乙醇洗滌6遍，于60°C真空烘箱中干燥6h，得到黃色In2Se3(DETA)粉末。圖I是制備的納米花球狀I(lǐng)n2Se3(DETA)雜化材料的XRD 圖2是制備的納米花球狀I(lǐng)n2Se3(DETA)雜化材料的低倍SEM圖，從圖中可以看出，該結(jié)構(gòu)是由大面積的三維花狀結(jié)構(gòu)所組成的，每個花的直徑在2 3微米左右，而花由規(guī)整的納米片所組裝而成；
圖3是制備的納米花球狀I(lǐng)n2Se3(DETA)雜化材料的高倍SEM圖，從圖中可以看出，組成花狀結(jié)構(gòu)納米片的厚度為30nm。
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實施例2:
(1)分別用電子天平稱取O.0442g(0. 2mmol)氯化銦，O. 0237g(0. 3mmol)硒粉于內(nèi)襯為聚四氟乙烯的25ml反應(yīng)釜中；
(2)分別用IOml移液管分兩次精確量取Ilml二乙烯三胺，用5ml移液管精確量取4ml乙二醇于(I)中反應(yīng)爸，此時溶液體積為該反應(yīng)爸的60%,用直徑為Icm的磁子在600rpm轉(zhuǎn)速下攪拌IOmin ；
(3)將反應(yīng)釜密封，放入160°C烘箱中恒溫12h，自然冷卻至室溫，用無水乙醇洗滌6遍，于60°C真空烘箱中干燥6h，得到黃色In2Se3(DETA)粉末。實施例3:
Cl)分別用電子天平稱取O. 071g(0. 2mmol)溴化銦，O. 0237g(0. 3mmol)硒粉于內(nèi)襯為聚四氟乙烯的25ml反應(yīng)釜中；
(2)分別用IOml移液管分兩次精確量取Ilml二乙烯三胺，用5ml移液管精確量取4ml乙二醇于(I)中反應(yīng)爸，此時溶液體積為該反應(yīng)爸的60%,用直徑為Icm的磁子在600rpm轉(zhuǎn)速下攪拌IOmin ；
(3)將反應(yīng)釜密封，放入160°C烘箱中恒溫12h，自然冷卻至室溫，用無水乙醇洗滌6遍，于60°C真空烘箱中干燥6h，得到黃色In2Se3(DETA)粉末。實施例4:
(1)分別用電子天平稱取O.1825g(0. 4mmol)水合硝酸銦,O. 0474g(0. 6mmol)硒粉于內(nèi)襯為聚四氟乙烯的50ml反應(yīng)釜中；
(2)分別用25ml量筒精確量取22ml二乙烯三胺，用IOml量筒精確量取8ml乙二醇于
(I)中反應(yīng)釜，此時溶液體積為該反應(yīng)釜的60%，用直徑為2cm的磁子在600rpm轉(zhuǎn)速下攪拌IOmin ；
(3)將反應(yīng)釜密封，放入160°C烘箱中恒溫12h，自然冷卻至室溫，用無水乙醇洗滌6遍，于60°C真空烘箱中干燥6h，得到黃色In2Se3(DETA)粉末。實施例5
(1)分別用電子天平稱取O.0764g(0. 2mmol)水合硝酸銦，O. 0237g(0. 3mmol)硒粉于內(nèi)襯為聚四氟乙烯的25ml反應(yīng)釜中；
(2)分別用25ml量筒量取22ml二乙烯三胺，用IOml量筒量取8ml乙二醇于 50ml燒杯中,用玻璃棒攪拌3min,使兩種溶液均勻混合；
(3)用25ml量筒量取(2)中混合液20ml于(I)中反應(yīng)釜，使溶液體積為該反應(yīng)釜總體積的80%,用直徑為Icm的磁子在600rpm轉(zhuǎn)速下攪拌IOmin ；
(4)將反應(yīng)釜密封，放入160°C烘箱中恒溫12h，自然冷卻至室溫，用無水乙醇洗滌6遍，于60°C真空烘箱中干燥6h，得到黃色In2Se3(DETA)粉末。實施例6:
(1)分別用電子天平稱取O.0764g(0. 2mmol)水合硝酸銦，O. 0237g(0. 3mmol)硒粉于內(nèi)襯為聚四氟乙烯的25ml反應(yīng)釜中；
(2)分別用IOml移液管分兩次精確量取Ilml二乙烯三胺，用5ml移液管精確量取4ml乙二醇于(I)中反應(yīng)爸，此時溶液體積為該反應(yīng)爸的60%,用直徑為Icm的磁子在600rpm轉(zhuǎn)速下攪拌IOmin ；
(3)將反應(yīng)釜密封，放入180°C烘箱中恒溫12h，自然冷卻至室溫，用無水乙醇洗滌6遍，于60°C真空烘箱中干燥6h，得到黃色的In2Se3(DETA)粉末。 實施例7
(1)分別用電子天平稱取O.0764g(0. 2mmol)水合硝酸銦，O. 0237g(0. 3mmol)硒粉于內(nèi)襯為聚四氟乙烯的25ml反應(yīng)釜中；
(2)分別用IOml移液管分兩次精確量取Ilml二乙烯三胺，用5ml移液管精確量取4ml乙二醇于(I)中反應(yīng)爸，此時溶液體積為該反應(yīng)爸的60%,用直徑為Icm的磁子在600rpm轉(zhuǎn)速下攪拌IOmin ；
(3)將反應(yīng)釜密封，放入160°C烘箱中恒溫24h，自然冷卻至室溫，用無水乙醇洗滌6遍，于60°C真空烘箱中干燥6h，得到黃色In2Se3(DETA)粉末。
權(quán)利要求
1.ー種溶劑熱法合成納米花球狀I(lǐng)n2Se3(DETA)雜化材料的方法，其特征在于，以銦鹽和硒粉為反應(yīng)物，以ニこ烯三胺、こニ醇為溶劑，在內(nèi)襯為聚四氟こ烯的反應(yīng)釜中經(jīng)溶劑熱反應(yīng)，洗滌分離后真空干燥而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溶劑熱法合成納米花球狀I(lǐng)n2Se3(DETA)雜化材料的方法，其特征在于，所述的溶劑熱反應(yīng)包括將銦鹽、硒粉置于內(nèi)襯為聚四氟こ烯的反應(yīng)釜中，加入ニこ烯三胺和こニ醇混合溶液作為溶劑，攪拌均勻，反應(yīng)溶液占所述反應(yīng)釜總體積的6(Γ80%，然后將反應(yīng)釜于16(T18(TC反應(yīng)12 24 h，冷卻至室溫，用無水こ醇洗滌并分離后真空干燥制得而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的溶劑熱法合成納米花球狀I(lǐng)n2Se3(DETA)雜化材料的方法，其特征在于，所述的銦鹽和硒粉的摩爾比是2 :3，所述的銦鹽為水合硝酸銦、氯化銦、溴化銦中任意的ー種，所述的ニこ烯三胺、こニ醇的體積比為11 :4，所述的真空干燥溫度為60°C，干燥時間為6h。
4.根據(jù)權(quán)利要求Γ3所述方法合成的納米花球狀I(lǐng)n2Se3(DETA)雜化材料，其特征在于 所述的納米花球狀I(lǐng)n2Se3(DETA)雜化材料是由大面積的三維花狀結(jié)構(gòu)組成，每個花的直徑在2 3微米，花球狀結(jié)構(gòu)納米片的厚度為30nm。
全文摘要
本發(fā)明屬于光電半導(dǎo)體納米材料合成技術(shù)領(lǐng)域,涉及無機有機雜化材料的合成方法，特別涉及一種溶劑熱法合成納米花球狀I(lǐng)n2Se3(DETA)雜化材料的方法。本發(fā)明以銦鹽和硒粉為反應(yīng)物，以二乙烯三胺(DETA)，乙二醇(EG)為溶劑，在內(nèi)襯為聚四氟乙烯的反應(yīng)釜中經(jīng)溶劑熱反應(yīng)，洗滌分離后真空干燥而成。從生長機理上推斷，該方法適合其他無機有機雜化材料的合成。所制備的納米花球狀I(lǐng)n2Se3(DETA)雜化材料，由大面積三維花狀結(jié)構(gòu)組成，每個花的直徑在2~3微米，是由長方形納米片通過一個點向四周輻射而構(gòu)成，納米片的表面光滑，厚度在30nm左右；該花狀結(jié)構(gòu)沒有團聚現(xiàn)象，分散性很好，結(jié)晶性高。本發(fā)明所公開的制備方法綠色環(huán)保、操作簡單、可控性強、成本低廉、得到的產(chǎn)物結(jié)晶性好、產(chǎn)量高。
文檔編號C01B19/00GK102849687SQ20121034834
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月19日
發(fā)明者施偉東, 劉裴, 于帥, 范偉強 申請人:江蘇大學(xué)