CN105293562B - 制备Tb掺杂Ag2S稀磁半导体微米颗粒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备Tb掺杂Ag2S稀磁半导体微米颗粒的方法，包括下述步骤：(1)氯化胆碱和尿素混合碾磨成液态作为助溶剂；(2)称量硝酸银和硫脲、及硝酸铽，所述硝酸银和硫脲摩尔比为3:1~1:2,硝酸银和硝酸铽的摩尔比为10:1~10:2，其次将硝酸银、硫脲、硝酸铽加入到助溶剂中碾磨成液态；(3)将碾磨后的溶液装入超声波反应釜中，将超声波反应釜中放入电热鼓风干燥箱中反应；(4)无水乙醇清洗所得的产物数次，再用蒸馏水清洗数次，干燥即得Tb掺杂Ag2S稀磁半导体微米颗粒。本发明操作简单，容易控制，重复性好，绿色环保，且不使用任何表面活性剂或溶剂。
Description
技术领域
本发明属于稀磁半导体颗粒材料制备技术领域，具体涉及一种制备Tb掺杂Ag2S稀磁半导体微米颗粒的方法。
背景技术
稀磁半导体是指少量的过渡金属元素或稀土元素替代非磁性半导体中的部分离子而形成的磁性半导体。因为稀磁半导体可以将半导体中的电子电荷和自旋两种自由度结合起来，这样我们可以实现信息处理和非易失性存储的功能。在稀磁半导体中，Ag2S半导体化学温度性高，能带较窄，有较好的光电和热电性质，被广泛用于光电制造业。将稀土元素引入Ag2S半导体中，可以使得掺杂后的体系同时具有光电磁三种优良性质，从而改善了Ag2S半导体的性能。制备稀磁半导体的常用方法有溅射沉积法、溶胶凝胶法、化学气相沉积法等。但是，普遍存在控制参数多，特别是气氛控制和PH控制，一旦气氛和PH参数出现变化，则导致产率低，甚至失败，工艺再现性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备Tb掺杂Ag2S稀磁半导体微米颗粒的方法，所涉及的设备和工艺简单，反应过程中不需要控制反应PH和反应气氛。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案，一种制备Tb掺杂Ag2S稀磁半导体微米颗粒的方法，其特征在于包括下述步骤：
(1) 氯化胆碱(C5H14ClNO)和尿素(H2NCONH2)按质量比2:1-1:2混合碾磨成液态作为助溶剂。
(2)称量硝酸银(AgNO3)和硫脲（CH4N2S）、及硝酸铽（Tb（NO3）3），所述硝酸银和硫脲摩尔比为3:1~1:2, 硝酸银和硝酸铽的摩尔比为10:1~10:2，将硝酸银(AgNO3)、硫脲（CH4N2S）、硝酸铽（Tb（NO3）3）加入到助溶剂中碾磨成液态，多余的硫脲可作为表面活性剂。
(3) 将碾磨后的溶液装入超声波反应釜中，将超声波反应釜中放入电热鼓风干燥箱中在130-180℃，超声条件下反应3-6小时。超声可防止颗粒团聚和生长，使得产品颗粒大小更为均匀。
(4) 将超声波反应釜取出，先用无水乙醇清洗所得的产物数次，再用蒸馏水清洗数次，然后放入电热鼓风干燥箱中干燥即得Tb掺杂Ag2S稀磁半导体微米颗粒。
本发明的技术效果是：采用有机熔盐法制备得到了Tb掺杂Ag2S稀磁半导体微米颗粒，其饱和磁化强度较高。另外，Tb掺杂Ag2S稀磁半导体微米颗粒外观形貌呈针状，直径上的尺寸属于亚微米级别，长度上属于微米级别。本发明具有使用设备简单、过程容易控制及制备方法绿色环保的特点，不需要加入一些表面活性剂或复杂组分的溶剂就能控制Tb掺杂Ag2S稀磁半导体微米颗粒的形貌，得到微米尺寸的针状Tb掺杂Ag2S稀磁半导体微米颗粒。
附图说明
图1是实施例1的XRD图像图。
图2实施例1的饱和磁化特征曲线（M-H曲线）。
图3是实施例1的SEM图像。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步详细描述。
实施例1
(1) 用电子天平称量200g氯化胆碱(C5H14ClNO)和100g尿素(H2NCONH2)，用碾磨罐将两者混合碾磨成液态作为助溶剂。
(2)用电子天平称量0.2mol硝酸银(AgNO3)、0.2mol硫脲（CH4N2S）、0.02mol硝酸铽（Tb（NO3）3），将三者加入到助溶剂中碾磨成液态，多余的硫脲可作为表面活性剂。
(3) 将碾磨后的溶液装入超声波反应釜中，将超声波反应釜中放入电热鼓风干燥箱中在150℃，超声条件下反应3小时。
(4) 将超声波反应釜取出，先用无水乙醇清洗所得的产物数次，再用蒸馏水清洗数次，然后放入电热鼓风干燥箱中干燥即得Tb掺杂Ag2S稀磁半导体微米颗粒。
对产物进行XRD分析，得到如图1所示的衍射图，表明其晶体结构为Ag2S，Tb掺杂在Ag2S晶体结构中。SEM照片如图3所示，Tb掺杂Ag2S稀磁半导体微米颗粒外观形貌呈针状，直径上的尺寸属于亚微米级别，长度上属于微米级别。进行磁化试验，结果如图2所示，其具有较高的饱和磁化强度。
实施例2
(1) 用电子天平称量100g氯化胆碱(C5H14ClNO)和100g尿素(H2NCONH2)，用碾磨罐将两者混合碾磨成液态作为助溶剂。
(2)用电子天平称量0.3mol硝酸银(AgNO3)、0.1mol硫脲（CH4N2S）、0.02mol硝酸铽（Tb（NO3）3），将三者加入到助溶剂中碾磨成液态，多余的硫脲可作为表面活性剂。
(3) 将碾磨后的溶液装入超声波反应釜中，将超声波反应釜中放入电热鼓风干燥箱中在180℃，超声条件下反应6小时。
(4) 将超声波反应釜取出，先用无水乙醇清洗所得的产物数次，再用蒸馏水清洗数次，然后放入电热鼓风干燥箱中干燥，经表征分析，表明得到了针状的Tb掺杂Ag2S稀磁半导体微米颗粒。
实施例3
(1) 用电子天平称量100g氯化胆碱(C5H14ClNO)和200g尿素(H2NCONH2)，用碾磨罐将两者混合碾磨成液态作为助溶剂。
(2)用电子天平称量0.1mol硝酸银(AgNO3)、0.2mol硫脲（CH4N2S）、0.02mol硝酸铽（Tb（NO3）3），将三者加入到助溶剂中碾磨成液态，多余的硫脲可作为表面活性剂。
(3) 将碾磨后的溶液装入超声波反应釜中，将超声波反应釜中放入电热鼓风干燥箱中在130℃，超声条件下反应5小时。
(4) 将超声波反应釜取出，先用无水乙醇清洗所得的产物数次，再用蒸馏水清洗数次，然后放入电热鼓风干燥箱中干燥，经表征分析，表明得到了针状的Tb掺杂Ag2S稀磁半导体微米颗粒。
本发明中，助溶剂的用量可调节，在步骤（2）中，如果发现助溶剂不够，无法把硝酸银和硫脲磨成液态，则继续添加助溶剂。本发明中的所述把助溶剂磨成液态是指通过碾磨把助溶剂碾磨成流体状，同样的，硝酸银、硫脲、硝酸铽加入助溶剂中后，也应磨成流体状，在碾磨过程中，温度会升高，助溶剂可熔成流体，为了提高碾磨速率，可先把氯化胆碱和尿素加热到80-120℃后再行碾磨。
Claims (1)
1.一种制备Tb掺杂Ag2S稀磁半导体微米颗粒的方法，其特征在于包括下述步骤：
(1) 把氯化胆碱和尿素加热到80-120℃后，氯化胆碱(C5H14ClNO)和尿素(H2NCONH2)按质量比2:1-1:2混合碾磨成液态作为助溶剂；
(2)称量硝酸银(AgNO3)和硫脲（CH4N2S）、及硝酸铽（Tb（NO3）3），所述硝酸银和硫脲摩尔比为3:1~1:2, 硝酸银和硝酸铽的摩尔比为10:1~10:2，将硝酸银(AgNO3)、硫脲（CH4N2S）、硝酸铽（Tb（NO3）3）加入到助溶剂中碾磨成液态；
(3) 将碾磨后的溶液装入超声波反应釜中，将超声波反应釜中放入电热鼓风干燥箱中在130-180℃，超声条件下反应3-6小时；
(4) 将超声波反应釜取出，先用无水乙醇清洗所得的产物数次，再用蒸馏水清洗数次，然后放入电热鼓风干燥箱中干燥即得Tb掺杂Ag2S稀磁半导体微米颗粒。
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