CN105540663B - CuSbS2纳米晶材料的可控制备方法 - Google Patents

CuSbS2纳米晶材料的可控制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105540663B
CN105540663B CN201510898263.3A CN201510898263A CN105540663B CN 105540663 B CN105540663 B CN 105540663B CN 201510898263 A CN201510898263 A CN 201510898263A CN 105540663 B CN105540663 B CN 105540663B
Authority
CN
China
Prior art keywords
cusbs
nanocrystalline
cuprous iodide
antimony chloride
nanocrystalline material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510898263.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105540663A (zh
Inventor
刘曰利
陈克强
陈文�
周静
佳丽娜·扎哈若娃
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN201510898263.3A priority Critical patent/CN105540663B/zh
Publication of CN105540663A publication Critical patent/CN105540663A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105540663B publication Critical patent/CN105540663B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G30/00—Compounds of antimony
    • C01G30/002—Compounds containing, besides antimony, two or more other elements, with the exception of oxygen or hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/84—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by UV- or VIS- data
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/85—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by XPS, EDX or EDAX data
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/51—Particles with a specific particle size distribution
    • C01P2004/52—Particles with a specific particle size distribution highly monodisperse size distribution
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

本发明属于纳米材料与纳米技术领域，具体涉及CuSbS2纳米晶材料的可控制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1）按碘化亚铜、氯化锑、油胺的添加比例为1 mmol:1 mmol:10 mL，将碘化亚铜和氯化锑加入到油胺中，通入氩气保护气体，控制温度并搅拌使碘化亚铜和氯化锑完全溶解，得到金属盐的络合溶液；2）在上述金属盐的络合溶液中加入2~6 mL 1 mol/L二苯基硫脲的二苯醚溶液，加热至设定温度后进行反应；3）反应结束后，冷却至室温，加入甲醇对反应得到的CuSbS2纳米晶进行清洗，得到CuSbS2纳米晶材料。该制备方法工艺简单，成本低廉。

Description

CuSbS2纳米晶材料的可控制备方法
技术领域
本发明属于纳米材料与纳米技术领域，具体涉及一种CuSbS2纳米晶材料的可控制备方法。
背景技术
半导体纳米晶材料由于较小的尺寸而产生量子尺寸效应，导致其光学、电学等特性与其体材料有明显的差异，并且随着尺寸的进一步减小，差异逐渐增加。这一独特的性质使得半导体纳米晶材料得到广泛的应用，如太阳能电池、发光二极管等。在过去的几十年中，对于半导体量子点的合成及形成机理的研究，拓宽半导体纳米晶材料的种类。目前，硫化镉、硫化铅及铜铟硫等纳米晶材料已被大量的研究，并得到了巨大的应用。近年来，CuSbS2材料由于其不含有毒或稀有元素，被认为是一种理想的绿色太阳能电池材料，得到了广泛的研究，有望替代目前所使用的硫化镉、硫化铅及铜铟硫等材料。CuSbS2材料具有较大的光吸收系数(>105cm-1)，同时还具有较小的禁带宽度(～1.1eV)，这些优良的特性非常适合作为太阳能电池材料。因此，对于CuSbS2材料的研究具有重要意义。目前对于CuSbS2材料的研究还相对较少，对于CuSbS2纳米晶材料的合成过程还处于探索阶段，所以，研究CuSbS2纳米晶材料的制备工艺具有重要的现实意义，有助于其拓宽其应用范围。因此，对于CuSbS2纳米晶材料的制备方法有必要进行深入研究探索。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种CuSbS2纳米晶材料的可控制备方法，该制备方法工艺简单，成本低廉。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：CuSbS2纳米晶材料的可控制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)按碘化亚铜、氯化锑、油胺的添加比例为1mmol:1mmol:10mL，将碘化亚铜和氯化锑加入到油胺中，通入氩气保护气体，控制温度并搅拌使碘化亚铜和氯化锑完全溶解，得到金属盐的络合溶液；
2)按碘化亚铜、氯化锑、二苯基硫脲的二苯醚溶液的添加比例为1mmol:1mmol:2～6mL，在上述金属盐的络合溶液中加入浓度为1mol/L的二苯基硫脲的二苯醚溶液，加热至设定温度后进行反应；
3)反应结束后，冷却至室温，加入甲醇对反应得到的CuSbS2纳米晶进行清洗，得到CuSbS2纳米晶材料。
上述方案中，步骤1)控制温度为：60-100℃，搅拌时间为5-20分钟。
上述方案中，步骤2)所述设定温度为60-180℃，搅拌时间为1-120分钟。
本发明的有益效果如下：本发明选取二苯基硫脲为硫源，采用热注入法制备CuSbS2纳米晶材料，通过控制前驱体加入的比例(碘化亚铜、氯化锑、二苯基硫脲的添加比例为1mmol:1mmol:2～6mmol)，得到CuSbS2纳米晶材料；通过控制反应温度及反应时间得到不同尺寸的CuSbS2纳米晶。该制备方法工艺简单，重现性好，成本低廉，符合环境要求。
附图说明
图1为本发明制备得到的CuSbS2纳米晶材料的物相表征图，其中a为XRD图谱，b为EDS图谱。
图2为实施例1制备得到的CuSbS2纳米晶材料的TEM图像，其中a为TEM图像，b为图a中纳米晶的尺寸分布图。
图3为实施例2制备得到的CuSbS2纳米晶材料的TEM图像，其中a为TEM图像，b为图a中纳米晶的尺寸分布图。
图4为实施例3制备得到的CuSbS2纳米晶材料的TEM图像，其中a为TEM图像，b为图a中纳米晶的尺寸分布图。
图5为本实施例1～3制备得到的CuSbS2纳米晶材料的紫外-可见光吸收光谱。
图6为本实施例1～3制备得到的CuSbS2纳米晶材料的光学带隙图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不 仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
CuSbS2纳米晶材料的可控制备方法，包括如下步骤：
(1)将1mmol碘化亚铜和1mmol氯化锑加入到10mL油胺中，通入氩气保护气体，控制温度在100℃，并伴随快速搅拌20分钟，使碘化亚铜和氯化锑完全溶解，得到金属盐的络合溶液；
(2)向上述金属盐溶液中加入6mL、1mol/L二苯基硫脲的二苯醚溶液，加热至设定温度180℃后反应120分钟；
(3)反应结束后，冷却至室温，加入大量的甲醇对反应得到的CuSbS2纳米晶进行清洗，得到CuSbS2纳米晶材料。
本实施例制备得到CuSbS2纳米晶材料的颗粒尺寸为11.26nm，其TEM图像见图2中的a。
实施例2
CuSbS2纳米晶材料的可控制备方法，包括如下步骤：
(1)将1mmol碘化亚铜和1mmol氯化锑加入到10mL油胺中，通入氩气保护气体，控制温度在80℃，并伴随快速搅拌10分钟，使碘化亚铜和氯化锑完全溶解，得到金属盐的络合溶液；
(2)向上述金属盐溶液中加入4mL、1mol/L二苯基硫脲的二苯醚溶液，加热至设定温度120℃后反应60分钟；
(3)反应结束后，冷却至室温，加入大量的甲醇对反应得到的CuSbS2纳米晶进行清洗，得到CuSbS2纳米晶材料。
本实施例制备得到CuSbS2纳米晶材料的颗粒尺寸为6.12nm，其TEM图像见图3中的a。
实施例3
CuSbS2纳米晶材料的可控制备方法，包括如下步骤：
(1)将1mmol碘化亚铜和1mmol氯化锑加入到10mL油胺中，通入氩气保护气体，控制温度在60℃，并伴随快速搅拌5分钟，使碘化亚铜和氯化锑完全溶解，得到金属盐的络 合溶液；
(2)向上述金属盐溶液中加入2mL、1mol/L二苯基硫脲的二苯醚溶液，加热至设定温度60℃后反应1分钟；
(3)反应结束后，冷却至室温，加入大量的甲醇对反应得到的CuSbS2纳米晶进行清洗，得到CuSbS2纳米晶材料。
本实施例制备得到CuSbS2纳米晶材料的颗粒尺寸为4.31nm，其TEM图像见图4中的a。
本发明制备的CuSbS2纳米晶材料的XRD图谱、EDS图谱见图1。图1中的a中XRD图谱所示各衍射峰的位置和相对强度均与CuSbS2纳米晶材料的XRD图谱相匹配(JCPDS No.:65-2416)，图1中的b中EDS图谱显示其元素比例与CuSbS2的化学计量比能够较好的吻合，说明合成的产物为CuSbS2材料。
本发明实施例1～3制备得到的CuSbS2纳米晶材料的形貌结构进行表征，表征结果见图2～4。图2～4的结果说明通过控制不同的反应条件，可以得到不同尺寸的CuSbS2纳米晶材料；单一条件下，纳米晶的尺寸较为均匀。纳米晶具有较好的单分散性，没有出现团聚现象。
本发明还对不同颗粒尺寸的CuSbS2纳米晶材料的光学性能进行了表征，表征结果见图5和图6。从图5可以看出：随着纳米晶颗粒尺寸的增加，CuSbS2纳米晶材料的吸收边发生红移，观测到了明显的量子尺寸效应；通过对CuSbS2纳米晶的紫外-可见吸收光谱进行分析计算，可以得到其光学带隙图(见图6)，从图6可以看出：CuSbS2纳米晶的光学带隙随着颗粒尺寸的减小而增加。
通过控制前驱体加入的比例、反应温度及反应时间得到不同尺寸的CuSbS2纳米晶。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (1)

1.CuSbS2纳米晶材料的可控制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)按碘化亚铜、氯化锑、油胺的添加比例为1mmol:1mmol:10mL，将碘化亚铜和氯化锑加入到油胺中，通入氩气保护气体，控制温度并搅拌使碘化亚铜和氯化锑完全溶解，得到金属盐的络合溶液；
2)按碘化亚铜、氯化锑、二苯基硫脲的二苯醚溶液的添加比例为1mmol:1mmol:2～6mL，在上述金属盐的络合溶液中加入浓度为1mol/L的二苯基硫脲的二苯醚溶液，加热至设定温度后进行反应；
3)反应结束后，冷却至室温，加入甲醇对反应得到的CuSbS2纳米晶进行清洗，得到CuSbS2纳米晶材料；
所述的步骤1)控制温度为：60-100℃，搅拌时间为5-20分钟；
所述的步骤2)设定温度为60-180℃，搅拌时间为1-120分钟。
CN201510898263.3A 2015-12-07 2015-12-07 CuSbS2纳米晶材料的可控制备方法 Active CN105540663B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510898263.3A CN105540663B (zh) 2015-12-07 2015-12-07 CuSbS2纳米晶材料的可控制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510898263.3A CN105540663B (zh) 2015-12-07 2015-12-07 CuSbS2纳米晶材料的可控制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105540663A CN105540663A (zh) 2016-05-04
CN105540663B true CN105540663B (zh) 2017-12-05

Family

ID=55820298

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510898263.3A Active CN105540663B (zh) 2015-12-07 2015-12-07 CuSbS2纳米晶材料的可控制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105540663B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105858723A (zh) * 2016-05-09 2016-08-17 武汉理工大学 纳米CuSbS2材料的制备方法
CN106040263B (zh) * 2016-05-23 2018-08-24 中南大学 一种贵金属纳米晶负载CuSbS2纳米晶的制备方法
CN107093650A (zh) * 2017-04-07 2017-08-25 金陵科技学院 一种制备铜锑硫太阳能电池吸收层的方法
CN107987823B (zh) * 2017-12-06 2020-01-10 深圳清华大学研究院 量子点发光材料、制备方法及发光太阳能聚光装置
CN108467063B (zh) * 2018-05-22 2022-07-05 金陵科技学院 一种微波合成铜锑硫纳米颗粒的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104894635B (zh) * 2015-04-27 2018-03-16 武汉理工大学 尺寸可控的铜锑硫纳米晶材料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A tunable library of substituted thiourea precursors to metal sulfide nanocrystals;Mark P. Hendricks et al;《SCIENCE》;20150612;第348卷(第6240期);第1226-1230页 *
Selective production of CuSbS2, Cu3SbS3, and Cu3SbS4 nanoparticles using a hot injection protocol;Shigeru Ikeda et al.;《RSC Adv.》;20140828;第4卷;第40969–40972页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105540663A (zh) 2016-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105540663B (zh) CuSbS2纳米晶材料的可控制备方法
CN105565379B (zh) Cu3SbS4纳米晶材料的可控制备方法
Ungula et al. Effect of solvent medium on the structural, morphological and optical properties of ZnO nanoparticles synthesized by the sol–gel method
Hu et al. A microwave-assisted rapid route to synthesize ZnO/ZnS core–shell nanostructures via controllable surface sulfidation of ZnO nanorods
Salavati-Niasari et al. Controllable synthesis of nanocrystalline CdS with different morphologies by hydrothermal process in the presence of thioglycolic acid
Molefe et al. Phase formation of hexagonal wurtzite ZnO through decomposition of Zn (OH) 2 at various growth temperatures using CBD method
CN108531172B (zh) 一种杂化钙钛矿微晶发光材料的制备方法及其应用
US7892519B2 (en) Rapid synthesis and size control of chalcopyrite-based semi-conductor nanoparticles using microwave irradiation
Kowsari et al. Ionic liquid-assisted, facile synthesis of ZnO/SnO2 nanocomposites, and investigation of their photocatalytic activity
CN102181293B (zh) 一种水溶性Zn掺杂CdTe量子点CdxZn1-xTe的制备方法
Mondal et al. Precursor-driven selective synthesis of hexagonal chalcocite (Cu 2 S) nanocrystals: structural, optical, electrical and photocatalytic properties
CN104894635B (zh) 尺寸可控的铜锑硫纳米晶材料及其制备方法
Maji et al. Synthesis and characterization of nanocrystalline zinc sulfide via zinc thiobenzoate-lutidine single-source precursor
CN114874775B (zh) 一种同时制备氮掺杂氧化钨多级纳米结构与氮掺杂碳点的方法及应用
Arya et al. Preparation of CdS and CdS@ Zn 3 (PO 4) 2 Nanocomposites by Sol-Gel Method: DFT Study and Effect of Temperature on Band Gap
CN102634336A (zh) 一种发光可调的无配体硫化镉半导体量子点及其制备方法
CN101362947A (zh) 配体包覆的近红外发光的硫化银纳米晶的合成方法
Gao et al. Understanding the growth mechanism of wurtzite Cu2ZnSnS4 nanocrystals and the photodegradation properties
Galiyeva et al. Single-source precursor synthesis of quinary AgInGaZnS QDs with tunable photoluminescence emission
CN106395886A (zh) 一种纤锌矿Cu2ZnSnS4纳米晶的大规模制备方法
CN105460975B (zh) Cu12Sb4S13纳米晶材料的可控制备方法
CN103466688B (zh) 一种制备ZnS纳米片的方法
CN107032391A (zh) 一种二硫化锡纳米晶形貌和尺寸调控的方法
CN103613119A (zh) 铜锌锡硫的制备方法以及用途
CN107149939B (zh) 一种可见光催化活性的g-C3N4/Al2O3/ZnO异质结及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant