CN107304066A - 硫化锡纳米管的制备方法 - Google Patents

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秦禄昌
田天
王元斐
李云朋
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Abstract

本发明公开了一种硫化锡纳米管的制备方法，包括：利用铋纳米颗粒作为催化剂，以硫化亚锡和二硫化锡等作为硫、锡源，在硅片、二氧化硅片或氧化铝等基底上生长硫化锡纳米管。本发明提供了一种可以在目标基底上直接生长形成硫化锡纳米管的方法，其操作简单，可控性好，所获硫化锡纳米管尺寸均匀可控，分散度高，可直接用于半导体器件的应用研究。

Description

硫化锡纳米管的制备方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种硫化锡纳米管的制备方法。
背景技术
自从碳纳米管发现以来，一维纳米管的研究就成了一大科学热点。在过去的二十多年里，人们关注的不仅仅是碳纳米管，其他的非碳无机纳米管也同样受到了广泛的研究。这些纳米管包括WS2、MoS2、NiCl2、TiS2、VS2等等，主要是过渡金属硫属化合物。纳米管具有独特的几何结构以及新奇的物理特性，使得其成为纳米尺寸科学研究的一大课题。
然而，相较于单元素的碳纳米管，过渡金属硫属纳米管的合成比较困难，原因主要在于：每个壁均由三个原子层组成，非碳纳米管的单原子层，需要相当大的应变能以实现表面弯曲。目前两种比较有效的合成方法分别是过渡金属氧化物的硫化以及模板沉积法。例如，有报道称，可以使用铋粉与硫化锡薄片共蒸发合成硫化锡纳米管，这种方法可以生长出硫化锡纳米管，但是纳米管往往是聚集在一起，纵横交错，很难实现实际的应用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种硫化锡纳米管的制备方法，以克服现有技术的不足，
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例提供了一种硫化锡纳米管的制备方法，其包括：
(1)将负载有铋纳米颗粒的基底置于化学气相沉积设备反应区内的第二温区，同时将锡源和硫源置于化学气相沉积设备反应区内的第一温区，其中第一温区和第二温区沿所述化学气相沉积设备内载气的流动方向依次分布；
(2)除去所述化学气相沉积设备反应区内的氧气，再将第一温区和第二温区的温度分别提升至500℃～1000℃和70℃～350℃，并通入载气，在保护性气氛中反应，形成硫化锡纳米管。
较为优选的，所述铋纳米颗粒的粒径为大于1nm而小于100nm。
进一步的，所述硫化锡纳米管包括硫化亚锡纳米管、二硫化锡纳米管、三硫化二锡纳米管中的任意一种或硫化亚锡、二硫化锡及三硫化二锡中的任意两者及以上组合形成的超晶格复合纳米管。
与现有技术相比，本发明的优点包括：提供了一种可以在目标基底上直接生长形成硫化锡纳米管的方法，其操作简单，可控性好，所获硫化锡纳米管尺寸均匀可控，分散度高，可直接应用于半导体器件。
附图说明
图1是实施例1中所获单分散铋纳米颗粒的低倍透射电子显微像；
图2是实施例1中所获铋纳米颗粒的高分辨透射电子显微像；
图3是实施例1中所获铋纳米颗粒的纳米束电子衍射图；
图4是实施例1中所获铋纳米颗粒以及硫化锡纳米管样品的低倍透射电子显微像；
图5是实施例1中所获硫化锡纳米管的低倍电子显微像；
图6是图5中所示硫化锡纳米管的高分辨透射电子显微像；
图7是图6中所示硫化锡纳米管的FFT图；
图8是对比例1中所获样品微颗粒的高分辨透射电子显微像；
图9是对比例1中所获样品的低倍透射电子显微像。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例提供了一种硫化锡纳米管的制备方法，其包括：
(1)将负载有铋纳米颗粒的基底置于化学气相沉积设备反应区内的第二温区，同时将锡源和硫源置于化学气相沉积设备反应区内的第一温区，其中第一温区和第二温区沿所述化学气相沉积设备内载气的流动方向依次分布；
(2)除去所述化学气相沉积设备反应区内的氧气，再将第一温区和第二温区的温度分别提升至500℃～1000℃和70℃～350℃，并通入载气，在保护性气氛中反应，形成硫化锡纳米管。
较为优选的，所述铋纳米颗粒的粒径为大于1nm而小于100nm。并且所述硫化锡纳米管的直径可通过调节铋纳米颗粒的尺寸大小控制。
在一较为具体的实施方案中，所述铋纳米颗粒的制备方法包括：取Bi[N(SiMe3)2]3与聚(1-乙烯基吡咯烷酮)-graft-(1-三十碳烯)在二异丙苯中均匀混合，并在150℃～240℃反应15min～24h，获得所述铋纳米颗粒。
在一较为具体的实施方案中，步骤(1)包括：将铋纳米颗粒均匀分散于溶剂中，形成铋纳米颗粒分散液，之后将所述铋纳米颗粒分散液均匀涂覆在基底表面，再经干燥处理，使铋纳米颗粒均匀负载在基底表面。
进一步，所述溶剂包括甲苯、丙酮的任意一种，但不限于此。
在所述的制备方法中，可以单独取SnS或者SnS2作为硫源和锡源，也可以取SnS和SnS2共同作为硫源和锡源。另外，硫源和锡源亦可选用三硫化二锡粉体或者其他能提供硫、锡元素的有机物或无机物。
例如，在一较为优选的实施方案中，可以取摩尔比1:0.2～50的SnS和SnS2作为锡源和硫源。
其中，用以承载SnS和/或SnS2的容器可以是刚玉舟、石英舟等管式炉常用的坩埚或舟，且不限于此。
在一较为优选的实施方案中，步骤(2)包括：将载气流量控制为1sccm～500sccm，并在保护性气氛中反应2min～5h，从而获得所述硫化锡纳米管。
在一较为优选的实施方案中，步骤(2)中采用的载气和用于形成保护性气氛的气体为相同气体。
进一步的，所述载气包括高纯氩气和/或高纯氮气或者高纯氩气和/或高纯氮气与高纯氢气的组合，但不限于此。
在一些实施方案中，所述基底的材料选自非金属材料，例如可以选自硅片、二氧化硅片或氧化铝陶瓷片，但不限于此。
在一较为典型的实施案例中，所述制备方法可以包括如下步骤：
(1)取Bi[N(SiMe3)2]3以及聚(1-乙烯基吡咯烷酮)-graft-(1-三十碳烯)等混合，加入二异丙苯等，超声分散均匀，加热反应后，利用甲苯或甲醇等反复超声离心洗涤数次，最后将沉淀物重新分散于甲苯溶液中；
(2)将基底(硅片等)分别在丙酮、乙醇中超声洗涤，用氮气吹干备用。
(3)将步骤(1)所获铋纳米颗粒分散液均匀旋涂于基底上，室温真空挥发溶剂，备用。
(4)取SnS/SnS2置于刚玉舟中。
(5)在双温区管式炉中，将步骤(3)处理过的基底置于第二温区(沿着气流方向)，将步骤4的刚玉舟置于第一温区。
(6)管式炉封装好后，先通高纯氩气以除去炉管中的氧气。
(7)两个温区按预设的程序升温，第一温区恒温时控制在500℃～1000℃(优选为850℃)，第二温区控制在和70℃～350℃(优选为270℃)，通高纯氩气作为保护性气体及载体，反应2min～5h(优选为10min)。
进一步的，所述硫化锡纳米管包括硫化亚锡纳米管、二硫化锡纳米管、三硫化二锡纳米管中的任意一种或硫化亚锡、二硫化锡及三硫化二锡中的任意两者及以上组合形成的超晶格复合纳米管。
本发明利用铋纳米颗粒作为催化剂，以硫化亚锡、二硫化锡、三硫化二锡粉体或者其他能提供硫、锡元素的有机物或无机物等作为硫、锡源，在硅片、二氧化硅片以及氧化铝等基底上生长硫化锡纳米管，其工艺简单，可控性高，所获硫化锡纳米管尺寸均匀，直径可通过调节铋纳米颗粒的尺寸大小来控制，分散度高。
以下结合一些典型实施案例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1本实施例涉及的一种硫化锡纳米管的制备方法包括如下步骤：
(1)取75mg的Bi[N(SiMe3)2]3以及1.5g的聚(1-乙烯基吡咯烷酮)-graft-(1-三十碳烯)置于100mL的圆底烧瓶中，加入3.5g的二异丙苯，超声分散均匀，180℃油浴加热反应1小时，分别利用甲苯、甲醇反复超声离心洗涤数次，最后将沉淀物重新分散于甲苯溶液中；
(2)将1cm×1cm的基底(硅片等)分别在丙酮、乙醇中超声洗涤15min，用氮气吹干备用；
(3)将(1)得到的铋纳米颗粒分散液均匀旋涂于基底上，室温真空挥发溶剂，备用；
(4)取SnS和SnS2(摩尔比1:4)共100mg置于刚玉舟中；
(5)在双温区管式炉中，将步骤(3)处理后的基底置于第二温区(沿着气流方向)，将步骤(4)中的刚玉舟置于第一温区；
(6)管式炉封装好后，先通高纯氩气1小时，以除去炉管中的氧气；
(7)两个温区按预设的程序升温，第一温区恒温时控制在850℃，第二温区控制在270℃，通高纯氩气作为保护性气体和载体，反应10min。
对比例1SnS/SnS2的高温蒸发
(1)将1cm×1cm的基底(硅片等)分别在丙酮、乙醇中超声洗涤15min，用氮气吹干备用；
(2)取SnS和SnS2(摩尔比1:4)共100mg，置于刚玉舟中；
(3)在双温区管式炉中，将，将步骤(1)处理后的基底置于第二温区(沿着气流方向)，将步骤(2)中的刚玉舟置于第一温区；
(4)管式炉封装好后，先通高纯氩气1小时，以除去炉管中的氧气；
(5)两个温区按预设的程序升温，第一温区恒温时控制在850℃，第二温区控制在270℃，通高纯氩气作为保护气体和载体，反应10min。
对上述实施例1和对比例1中的样品进行表征。其中：
图1是实施例1中所用的单分散铋纳米颗粒的低倍透射电子显微像，从图中可以看出纳米颗粒分散比较均匀，且颗粒尺寸大小趋于一致。
图2是实施例1中所用的铋纳米颗粒的高分辨透射电子显微像，从图中可以清晰地看到铋颗粒的晶格条纹，说明其结晶性非常良好。
图3是实施例1中所用的单个铋纳米颗粒的纳米束电子衍射图，从衍射斑点的明锐以及圆小可以推断颗粒的结构相当完整，且为[001]晶体取向。
图4是实施例1中所合成样品的低倍透射电子显微像。图中浅色箭头标注的为硫化锡纳米管，可以看到有许多纳米管存在，而深色箭头所指的为未起催化作用的铋纳米颗粒。从图中亦可看出纳米管的直径与铋纳米颗粒的尺寸相当，说明可以通过控制铋纳米颗粒的尺寸来控制纳米管的长度。
图5是实施例1中所合成的另一样品的低倍电子显微像。可以看出在纳米管旁边还有别的薄片，主要是旁边区域没有铋纳米颗粒，所以并没有长出硫化锡纳米管，从另一方面印证了铋纳米颗粒的催化作用。
图6是图5所示样品的高分辨透射电子显微像，从图中可以清晰的看到纳米管壁，且管壁之间的距离为0.59nm，证明为硫化锡纳米管。
图7是图6所示样品的FFT图像，从图中可以看出很多层线，为典型的纳米管结构。
图8是对比例1所获样品的高分辨透射电子显微像，从图中可以清晰看到许多小颗粒，主要为SnS或者SnS2，说明这些样品只是SnS/SnS2挥发后重新成核结晶而已，并未形成纳米管，从另一个角度印证了铋纳米颗粒的催化作用。
图9是对比例中1所获的另一种样品的形貌，可以看到样品呈六角片状，为SnS2样品。
综上分析，本发明所制备出的硫化锡纳米管是在铋纳米颗粒的催化作用下生长的，且直接可通过调节铋纳米颗粒尺寸大小来控制。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硫化锡纳米管的制备方法，其特征在于包括：
（1）将负载有铋纳米颗粒的基底置于化学气相沉积设备反应区内的第二温区，同时将锡源和硫源置于化学气相沉积设备反应区内的第一温区，其中第一温区和第二温区沿所述化学气相沉积设备内载气的流动方向依次分布；
（2）除去所述化学气相沉积设备反应区内的氧气，再将第一温区和第二温区的温度分别提升至500℃~1000℃和70 ℃~350 ℃，并通入载气，在保护性气氛中反应，形成硫化锡纳米管。
2.根据权利要求1所述的硫化锡纳米管的制备方法，其特征在于：所述铋纳米颗粒的粒径为大于1nm而小于100nm。
3.根据权利要求1所述的硫化锡纳米管的制备方法，其特征在于所述铋纳米颗粒的制备方法包括：取Bi[N(SiMe3)2]3与聚(1-乙烯基吡咯烷酮)-graft-(1-三十碳烯)在二异丙苯中均匀混合，并在150 ℃~240 ℃反应15min~24h，获得所述铋纳米颗粒。
4.根据权利要求1所述的硫化锡纳米管的制备方法，其特征在于步骤（1）包括：将铋纳米颗粒均匀分散于溶剂中，形成铋纳米颗粒分散液，之后将所述铋纳米颗粒分散液均匀涂覆在基底表面，再经干燥处理，使铋纳米颗粒均匀负载在基底表面。
5.根据权利要求1所述的硫化锡纳米管的制备方法，其特征在于：所述锡源和硫源包括硫化亚锡、二硫化锡、三硫化二锡中的任意一种或两种以上的组合。
6.根据权利要求1所述的硫化锡纳米管的制备方法，其特征在于：所述锡源和硫源选用摩尔比为1:0.2~50 的SnS和SnS2。
7.根据权利要求1所述的硫化锡纳米管的制备方法，其特征在于步骤（2）包括：将载气流量控制为1 sccm~500 sccm，并在保护性气氛中反应2 min~5 h，从而获得所述硫化锡纳米管。
8.根据权利要求1所述的硫化锡纳米管的制备方法，其特征在于：步骤（2）中采用的载气和用于形成保护性气氛的气体为相同气体，其中所述载气包括高纯氩气和/或高纯氮气或者高纯氩气和/或高纯氮气与高纯氢气的组合。
9.根据权利要求4所述的硫化锡纳米管的制备方法，其特征在于：所述基底包括硅片、二氧化硅片或氧化铝陶瓷片。
10.根据权利要求1所述的硫化锡纳米管的制备方法，其特征在于：所述硫化锡纳米管包括硫化亚锡纳米管、二硫化锡纳米管、三硫化二锡纳米管中的任意一种或硫化亚锡、二硫化锡及三硫化二锡中的任意两者及以上组合形成的超晶格复合纳米管。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115724459A (zh) * 2022-12-09 2023-03-03 广东工业大学 一种十二硫醇插层二硫化锡纳米带及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1789139A (zh) * 2005-12-29 2006-06-21 大连理工大学 一种定向生长氧化锌纳米带的方法
CN101481135A (zh) * 2009-02-26 2009-07-15 武汉大学 一种氧化锡纳米管的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1789139A (zh) * 2005-12-29 2006-06-21 大连理工大学 一种定向生长氧化锌纳米带的方法
CN101481135A (zh) * 2009-02-26 2009-07-15 武汉大学 一种氧化锡纳米管的制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ASWANI YELLA ET AL.: "Bismuth-Catalyzed Growth of SnS2 Nanotubes and Their Stability", 《 ANGEW. CHEM. INT. ED.》 *
GAL RADOVSKY ET AL.: "Synthesis of Copious Amounts of SnS2 and SnS2/SnS Nanotubes with Ordered Superstructures", 《ANGEW. CHEM. INT. ED.》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115724459A (zh) * 2022-12-09 2023-03-03 广东工业大学 一种十二硫醇插层二硫化锡纳米带及其制备方法
CN115724459B (zh) * 2022-12-09 2024-02-06 广东工业大学 一种十二硫醇插层二硫化锡纳米带及其制备方法

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