CN102126743B - 一种高温液相合成Cu2S八面体纳米晶的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高温液相合成Cu2S八面体纳米晶的方法，包括：将高沸点有机溶剂，氮气保护下，缓慢升温至120度并恒温半小时，随后升温至前躯体的分解温度，待温度稳定后，注入二乙基二硫代氨基甲酸铜前驱体的有机胺溶液，反应结束后，离心即可得到Cu2S。本发明的方法操作比较简单，对设备要求低，使用的各种溶剂均对环境友好，无高毒性物质产生；产物可制成“纳米晶墨水”，容易规模化。

Description

一种高温液相合成Cu2S八面体纳米晶的方法
技术领域
本发明属于太阳能光伏电池材料的制备领域，特别涉及一种高温液相合成Cu2S八面体纳米晶的方法。
背景技术
在人类社会可持续发展进程中，能源危机与环境保护是当今两大亟待解决的问题，改变现有能源结构、发展可持续发展的绿色能源成为了各国研究的重点。在各国政府的大力扶持和相关鼓励政策的刺激和推动下，太阳能光伏产业得到了迅猛发展，光伏组件的成本不断降低，应用领域迅速扩大。
当前太阳能电池主要分为：硅系(单晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜)太阳能电池、化合物半导体(Cu2ZnSnS4、CulnSe2、Cu(In，Ga)Se2、CdTe、GaAs和InP)薄膜太阳能电池、有机太阳能电池和染料敏化纳米晶太阳能电池等。但是这些都还存在一些问题，如有机太阳能电池的寿命问题、染料敏化电池的漏液、Cd元素的毒性、As和In的价格、以及多元化合物合成的复杂性等。因此需要开发新的太阳能电池吸收层材料。
Cu2S是一种重要的半导体材料和很好的光电材料，禁带宽度为1.2eV，也是少数几种易于实现量子尺寸效应的半导体硫化物之一，广泛应用于生物荧光标记、荧光传感器、催化剂以及太阳能电池等领域。其带宽和太阳能电池最佳带宽1.5eV非常接近，因此受到国内外广大光伏科研者的极大兴趣。目前制备Cu2S的吸收层材料的方法主要有喷涂法、蒸发法等，其中喷涂法对设备要求较高，价格昂贵；蒸发法合成的薄膜材料，成分比较难控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高温液相合成Cu2S八面体纳米晶的方法，该方法工艺简化，对设备要求低，无环境污染，本发明的Cu2S八面体纳米晶，用于太阳能光伏电池。
本发明一种高温液相合成Cu2S八面体纳米晶的方法，包括：
量取高沸点有机溶剂加入三角烧瓶中，氮气保护，磁力搅拌下缓慢升温至120℃并恒温20-40min，以除去水和溶解的氧，然后升温到200-360℃，再加入0.02-1mol/L二乙基二硫代氨基甲酸铜前躯体的有机胺溶液(市售)，其与所述高沸点有机溶剂的体积比为1∶4-2.5∶1，溶液立即变为黑色，；反应2-60min后，自然冷却至室温，得黑色Cu2S沉淀，用乙醇洗涤，离心分离，即得到Cu2S纳米晶。
上述方法中所述的高沸点有机溶剂为油胺、油酸、十八烯中的一种或几种；
本发明中以二乙基二硫代氨基甲酸铜的含硫前驱体为金属和硫源，采用高温液相合成Cu2S八面体纳米晶。
有益效果：
(1)本发明的方法工艺简化，所需原材料价格低廉，对设备要求低。
(2)本发明所使用的各种溶剂均对环境友好，无高毒性物质产生，可用于大规模生产。
(3)本发明在高沸点有机物中，注入二乙基二硫代氨基甲酸铜前驱体，高温液相合成Cu2S八面体纳米晶；本发明的Cu2S八面体纳米晶，可制成“纳米晶墨水”，可用于制备Cu2S太阳能吸收层材料。
附图说明
图1.是本发明中制备的Cu2S八面体纳米晶的TEM图片。
图2.是本发明中制备的Cu2S八面体纳米晶的XRD图谱，线状图为制备的Cu2S的XRD图谱，柱状图为立方相Cu2S的XRD标准图谱(JCPDS卡片号码：53-0522)。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
量取10mL油胺放入圆底烧瓶中，氮气保护，磁力搅拌下缓慢升温至120℃，并在120℃稳定20min，除去水和溶解的氧，然后升温到200℃，向其中注入含0.05mol/L二乙基二硫代氨基甲酸铜前躯体的油胺溶液5mL，溶液立即变为黑色；反应30min后，自然冷却至室温，将所得的黑色Cu2S沉淀用乙醇洗涤，离心分离，即得到Cu2S纳米晶。
实施例2
量取15mL油酸放入圆底烧瓶中，氮气保护，磁力搅拌下缓慢升温至120℃，并在120℃稳定半个小时，除去水和溶解的氧，然后升温到280℃，向其中注入0.1mol/L二乙基二硫代氨基甲酸铜前躯体的有机胺溶液10mL，溶液立即变为黑色；反应2min后，自然冷却至室温，将所得的黑色Cu2S沉淀用过量的乙醇洗涤，离心分离，即得到Cu2S纳米晶。
实施例3
量取20mL十八烯放入圆底烧瓶中，磁力搅拌下缓慢升温至120℃，氮气保护，并在120℃稳定40min，除去水和溶解的氧，然后升温到320℃，向其中注入含0.15mol/L二乙基二硫代氨基甲酸铜前躯体的油胺溶液10mL，溶液立即变为黑色；反应60min后，自然冷却至室温，将所得的黑色Cu2S沉淀用过量的乙醇洗涤，离心分离，即得到Cu2S纳米晶。
实施例4
量取15mL油胺放入圆底烧瓶中，磁力搅拌下缓慢升温至120℃，氮气保护，并在120℃稳定半个小时，除去水和溶解的氧，然后升温到360℃，向其中注入含02mol/L二乙基二硫代氨基甲酸铜前躯体的油胺溶液15mL，溶液立即变为黑色；反应20min后，自然冷却至室温，将所得的黑色Cu2S沉淀用过量的乙醇洗涤，离心分离，即得到Cu2S纳米晶。
实施例5
量取油酸5mL，油胺5mL，十八烯5mL放入圆底烧瓶中，磁力搅拌下缓慢升温至120℃，氮气保护，并在120℃稳定半个小时，除去水和溶解的氧，然后升温到320℃，向其中注入含1.0mol/L二乙基二硫代氨基甲酸铜前躯体的油胺溶液25mL，溶液立即变为黑色，反应10min后，自然冷却至室温，将所得的黑色Cu2S沉淀用过量的乙醇洗涤，离心分离，即得到Cu2S纳米晶。

Claims (1)

1.一种液相合成Cu2S八面体纳米晶的方法，包括：
量取有机溶剂加入三角烧瓶中，氮气保护，磁力搅拌下缓慢升温至120℃并恒温20-40min，然后升温到200-360℃，再加入与所述有机溶剂的体积比为1∶4-2.5∶1，浓度为0.02-1mol/L二乙基二硫代氨基甲酸铜前躯体的有机胺溶液，反应2-60min后，自然冷却至室温，得黑色Cu2S沉淀，用乙醇洗涤，离心分离，即得到Cu2S纳米晶；
所述的有机溶剂为油胺、油酸、十八烯中的一种或几种。
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