CN105951146A - 一种硫化锑膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种硫化锑膜的制备方法，其主要是先按每11毫升乙二胺和1，2‑乙二硫醇混合溶液加入0.01‑0.03g硫化锑的比例将硫化锑溶于1,2‑乙二胺和1，2‑乙二硫醇混合溶液，制得电沉积液；然后将两块透明电极垂直排列放入装有电沉积液的电解槽中进行阴极恒电位电沉积，电压为1.5‑8V，电镀时间为5‑30min，电沉积结束后，阴极上沉积出一层均匀质密的薄膜；将电沉积膜在氮气气氛下300‑400度热处理，自然冷却至室温，得到硫化锑膜。本发明制备方法简单、反应时间短、产率高，适用于工厂大批量生产，实用性强，制备的硫化锑膜可应用于催化和太阳能电池中，在光导材料领域具有广阔的应用前景。

Description

一种硫化锑膜的制备方法
技术领域
本发明涉及一种无机功能膜的制备方法，特别是一种硫化锑膜的方法。
背景技术
硫化锑是一种层状结构的V-VI族直接带隙半导体材料，其能带间隙为1.5～2.2eV，属正交晶系，具有高的光敏感性和很高的热电能，广泛应用于热电冷却技术、电子和光电子器件以及红外区的光电子学研究，还是利用太阳能的理想材料。目前，对Sb2S3薄膜的制备研究已经很多，制备方法可归为以下几种：喷雾热解法、化学浴沉积法、浸渍法和热蒸发法，这些制备方法通常需要严格控制实验条件，诸如高温、金属前驱物浓度、混合溶剂的比例以及表面添加剂等因素，对实验设备和实验程序有很高的要求。相比较而言，电沉积是一种设备简单、成本低廉的溶液制备薄膜方法，已经被广泛的应用于工业化生产中。
美国南加州大学的化学家于2013年10月15日在《美国化学会志》期刊(Alkahest for V2VI3Chalcogenides:Dissolution of Nine Bulk Semiconductors in a Diamine-Dithiol Solvent Mixture,J.Am.Chem.Soc.2013,135,15722-15725)发表他们的研究论文,在室温和常压环境下,硫化锑可溶解于的1,2-乙二胺和1,2-乙二硫醇的混合溶剂，并在衬底材料表面上通过旋涂和快速加热蒸发溶剂制备了Sb2S3薄膜,获得了高质量、无污染物的结晶膜。但旋涂法制备过程中样品浪费严重，对珍贵少量的样品不适用，过程可控性差。
发明内容
本发明的目的目的在于提供一种方法简单、反应时间短、产率高、适用大批量生产的硫化锑膜的制备方法。本发明主要是在低浓度下通过电沉积的方法代替旋涂，然后热处理得到Sb2S3薄膜。
本发明制备方法如下：
(1)导电玻璃的制备
将透明电极先后在丙酮和乙醇溶液中分别超声清洗15min后，再用去离子水冲洗干净；
所述透明电极为ITO玻璃，所述透明电极为由透明基材和镀在其表面的透明导电材料构成，所述的透明基材为无机玻璃、有机玻璃和透明薄膜中的一种，所述透明导电材料为掺杂的氧化锡、掺杂的氧化铟或掺杂的氧化锌中的一种。
(2)电极的放置
将两块透明电极垂直排列放入电解槽，制成二个电极，电极表面相互平行；
(3)电沉积液的制备
按每11毫升1,2-乙二胺和1，2-乙二硫醇混合溶液加入0.01-0.03g硫化锑的比例，将硫化锑溶于乙二胺和1，2-乙二硫醇混合溶液，制得电沉积液；所述按乙二胺和1，2-乙二硫醇的体积比为10:1。
(4)薄膜的制备
将步骤(2)的二个电极放置在步骤(3)的电沉积液中进行阴极恒电位电沉积，电压为1.5-8V，电镀时间为5-30min，电沉积结束后，阴极上沉积出一层均匀质密的薄膜。
(5)薄膜的后处理
将步骤(4)的电沉积膜浸在氮气气氛下300-400度热处理1-10分钟，自然冷却至室温，得到硫化锑膜。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、使用透明电极基底，避免了基底材料对入射光的阻隔作用，为在太阳能电池中的实际应用提供了方便条件。
2、制备方法简单，反应时间短，产率高，可适用于工厂大批量生产，实用性强，具有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明的电沉积示意图；
图2为本发明实施例1制得的硫化锑膜、导电玻璃(ITO)及标准的Sb2S3XRD图谱；
图3为本发明实施例1制得的硫化锑膜扫描电镜图。
具体实施方式
实施例1
将导电玻璃(ITO)先后在丙酮和乙醇溶液中超声清洗15min后，再用去离子水冲洗；将0.02gSb2S3加入到10ml1,2-乙二胺和1ml1，2-乙二硫醇的混合溶剂中，常温搅拌溶解，制得电沉积液；如图1所示，将两块导电玻璃2作为工作电极和对电极，垂直排列放入装有上述电沉积液3的电解槽1内，电极表面相互平行，进行阴极恒电位电沉积，电压为4V，电镀时间为30min，电沉积结束后，导电玻璃上沉积出一层均匀质密的薄膜，将电沉积薄膜在氮气条件下400℃热处理3分钟，冷却至室温，得到硫化锑膜。
如图2所示，本实施例得到的样品的物相为Sb2S3，由此可判定本实施例得到的样品为Sb2S3。
如图3所示，可以看出制得薄膜是由大量微纳米棒组成。
实施例2
将导电玻璃(FTO)先后在丙酮和乙醇溶液中超声清洗15min后，再用去离子水冲洗；将0.03gSb2S3加入到10ml1,2-乙二胺和1ml1，2-乙二硫醇的混合溶剂中，常温搅拌溶解，制得电沉积液；将两块导电玻璃作为工作电极和对电极，垂直排列放入装有上述电沉积液的电解槽内，电极表面相互平行，进行阴极恒电位电沉积，电压为8V，电镀时间为5min，电沉积结束后，导电玻璃上沉积出一层均匀质密的薄膜，将电沉积薄膜在氮气条件下300℃热处理1分钟，冷却至室温，得到硫化锑膜。
实施例3
将导电玻璃(AZO)先后在丙酮和乙醇溶液中超声清洗15min后，再用去离子水冲洗；将0.01gSb2S3加入到10ml1,2-乙二胺和1ml1，2-乙二硫醇的混合溶剂中，常温搅拌溶解，制得电沉积液；将两块导电玻璃作为工作电极和对电极，垂直排列放入装有上述电沉积液的电解槽内，电极表面相互平行，进行阴极恒电位电沉积，电压为1.5V，电镀时间为10min，电沉积结束后，导电玻璃上沉积出一层均匀质密的薄膜，将电沉积薄膜在氮气条件下350℃热处理10分钟，冷却至室温，得到硫化锑膜。

Claims (5)

1.一种硫化锑薄膜的制备方法，其特征在于：它包括如下步骤：
(1)将透明电极先后在丙酮和乙醇溶液中分别超声清洗15min后，再用去离子水冲洗干净；
(2)将两块透明电极垂直排列放入电解槽，制成二个电极，电极表面相互平行；
(3)按每11毫升1,2-乙二胺和1,2-乙二硫醇混合溶液加入0.01-0.03g硫化锑的比例，将硫化锑溶于乙二胺和1,2-乙二硫醇混合溶液，制得电沉积液；所述按乙二胺和1,2-乙二硫醇的体积比为10:1；
(4)将步骤(2)的二个电极放置在步骤(3)的电沉积液中进行阴极恒电位电沉积，电压为1.5-8V，电镀时间为5-30min，电沉积结束后，阴极上沉积出一层均匀质密的薄膜；
(5)将步骤(4)的电沉积膜浸在氮气气氛下300-400度热处理1-10分钟，自然冷却至室温，得到硫化锑膜。
2.根据权利要求1所述的一种硫化锑膜的制备方法，其特征在于，所述透明电极为由透明基材和镀在其表面的透明导电材料构成。
3.根据权利要求2所述的一种硫化锑膜的制备方法，其特征在于，所述的透明基材为无机玻璃、有机玻璃和透明薄膜中的一种。
4.根据权利要求2所述的一种硫化锑膜的制备方法，其特征在于，所述透明导电材料为掺杂的氧化锡、掺杂的氧化铟或掺杂的氧化锌中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种硫化锑膜的制备方法，其特征在于，所述透明电极为ITO玻璃。
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