一种碲化锌的制备方法
技术领域
本发明属于半导体纳米材料及其制备的技术领域,具体涉及一种碲化锌的制备方法。
背景技术
当前,全球正面临着能源短缺、环境恶化和气候变暖等问题的严峻挑战,寻找开发和利用清洁的可再生能源是解决上述问题的有效手段。
碲化锌是一种Ⅱ-Ⅵ族化合物,化学式为ZnTe。由于碲化锌具有宽禁带的特性,常用于制作半导体材料,碲化锌(ZnTe)是一种具有闪锌矿结构的直接带隙宽禁带半导体材料,碲化锌是一种p型宽禁带半导体,室温下禁带宽度为2.26eV,77K下禁带宽度为2.38eV,ZnTe可以通过掺杂改变其带隙宽度,因此在薄膜太阳能电池、半导体发光器件等领域应用的潜力具大,另一方面,ZnTe也是理想的绿光发光材料,可用于研制高亮度、大功率的绿光LED,尤其值得关注的是,ZnTe晶体具有面心立方闪锌矿结构,属于非中心对称结构,是一种具有良好相位匹配特性和较好光电性质的晶体,其二阶非线性系数(X(2)=1.6×10-7esu)和电光系数(r41=4.04pm/V)均较大,并且〈110〉方向的ZnTe晶体在800nm附近激光脉冲作用下相位匹配最好,产生和探测THz辐射的效率较高,基于ZnTe晶体探测灵敏度高、探测带宽宽、稳定性强等特点,目前其已成为最常用的产生和探测THz辐射的电光材料,应用于THz器件和电光传感器。作为实际应用的前提,大尺寸高质量的体单晶的制备非常关键,研究应用潜力巨大。
发明内容
一种碲化锌的制备方法,制备步骤如下:
步骤一、用移液枪移取0.5 mL纳米Ag溶胶于烧瓶中,加入5 mL甲苯、30 mL无水乙醇、2 mL油酸、5mL油胺混合均匀,得混合溶液一;
步骤二:在混合溶液一种加入15-30mL碲前驱体,室温下搅拌30min;
步骤三:步骤二反应完全后,加入50mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到10mL甲苯中,得Ag2Te溶胶;
步骤四:在步骤三Ag2Te溶胶,加入0.25mL 0.2g/L的ZnCl2溶液,混合均匀,得混合溶液二;
步骤五:将混合溶液二在室温下搅拌30min;
步骤六:在步骤二搅拌30min后的溶液中加入1mL三丁基磷,混合均匀后,50℃下搅拌2 h;
步骤七:将搅拌后的溶液转移至反应釜中,放置烘箱内,200℃反应2h;
步骤八:取出反应釜,自然冷却至室温,加入100mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到20mL甲苯中,得ZnTe溶胶。
优选地,所述ZnTe纳米材料为原形,尺寸为20-50nm。
优选地,甲苯可以替换为环己烷。
优选地,ZnCl2可以替换为Zn(NO3)2。
有益效果
本发明通过制备圆形的Ag纳米溶胶,以得到相应形貌的ZnTe,并且找到了最佳的油酸以及碲前驱体的用量。
附图说明
图1为Ag纳米颗粒低分辨透射电镜形貌图。
图2为ZnTe纳米颗粒低分辨透射电镜形貌图。
图3为ZnTe的傅立叶红外光谱图。
图4为ZnTe的X射线衍射图。
具体实施方式
为了充分说明本发明的特性以及实施本发明的方式,下面给出实施例。
以下实施例中,所用到的碲前驱体和银纳米颗粒水溶胶的制备方法如下。
碲前驱体的制备:
称取0.256 g的碲粉于三口烧瓶中,加入15 mL甲苯作为溶剂,通入氮气,50℃下油浴搅拌30 min,再加入15 mL三正辛基膦,升温至200℃,继续搅拌1 h,搅拌完毕后冷却至室温,离心分离出固态颗粒物,上清液即为碲前驱体。
银纳米离子的制备:
称取0.17 g AgNO3于三口烧瓶中,加入10 mL油酸和10 mL油胺,通入氮气,室温下搅拌1 h,待AgNO3充分溶解,加入0.04 g Fe(NO3)3﹒9H2O,升温至120℃,并在120℃下搅拌2h,冷却至室温,加入40 mL乙醇离心洗涤3次,离心后加入7 mL甲苯溶剂。
如图1所示,其为Ag纳米颗粒低分辨透射电镜形貌图。由图1可知,Ag纳米颗粒分散均匀,尺寸均已,纳米颗粒的尺寸约为40 nm。
不同碲前驱体用量对ZnTe形貌的影响。
实施例1
一种碲化锌的制备方法,制备步骤如下:
步骤一、用移液枪移取0.5 mL纳米Ag溶胶于烧瓶中,加入5 mL甲苯、30 mL无水乙醇、1 mL油酸、5mL油胺混合均匀,得混合溶液一;
步骤二:在混合溶液一种加入3mL碲前驱体,室温下搅拌30min;
步骤三:步骤二反应完全后,加入50mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到10mL甲苯中,得Ag2Te溶胶;
步骤四:在步骤三Ag2Te溶胶,加入0.25mL 0.2g/L的ZnCl2溶液,混合均匀,得混合溶液二;
步骤五:将混合溶液二在室温下搅拌30min;
步骤六:在步骤二搅拌30min后的溶液中加入1mL三丁基磷,混合均匀后,50℃下搅拌2 h;
步骤七:将搅拌后的溶液转移至反应釜中,放置烘箱内,200℃反应2h;
步骤八:取出反应釜,自然冷却至室温,加入100mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到20mL甲苯中,得ZnTe溶胶。
所制得ZnTe溶胶形貌不均一,尺寸不均匀。
实施例2
一种碲化锌的制备方法,制备步骤如下:
步骤一、用移液枪移取0.5 mL纳米Ag溶胶于烧瓶中,加入5 mL甲苯、30 mL无水乙醇、1 mL油酸、5mL油胺混合均匀,得混合溶液一;
步骤二:在混合溶液一种加入6mL碲前驱体,室温下搅拌30min;
步骤三:步骤二反应完全后,加入50mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到10mL甲苯中,得Ag2Te溶胶;
步骤四:在步骤三Ag2Te溶胶,加入0.25mL 0.2g/L的ZnCl2溶液,混合均匀,得混合溶液二;
步骤五:将混合溶液二在室温下搅拌30min;
步骤六:在步骤二搅拌30min后的溶液中加入1mL三丁基磷,混合均匀后,50℃下搅拌2 h;
步骤七:将搅拌后的溶液转移至反应釜中,放置烘箱内,200℃反应2h;
步骤八:取出反应釜,自然冷却至室温,加入100mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到20mL甲苯中,得ZnTe溶胶。
所制得ZnTe溶胶形貌不均一,尺寸不均匀。
实施例3
一种碲化锌的制备方法,制备步骤如下:
步骤一、用移液枪移取0.5 mL纳米Ag溶胶于烧瓶中,加入5 mL甲苯、30 mL无水乙醇、1 mL油酸、5mL油胺混合均匀,得混合溶液一;
步骤二:在混合溶液一种加入10mL碲前驱体,室温下搅拌30min;
步骤三:步骤二反应完全后,加入50mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到10mL甲苯中,得Ag2Te溶胶;
步骤四:在步骤三Ag2Te溶胶,加入0.25mL 0.2g/L的ZnCl2溶液,混合均匀,得混合溶液二;
步骤五:将混合溶液二在室温下搅拌30min;
步骤六:在步骤二搅拌30min后的溶液中加入1mL三丁基磷,混合均匀后,50℃下搅拌2 h;
步骤七:将搅拌后的溶液转移至反应釜中,放置烘箱内,200℃反应2h;
步骤八:取出反应釜,自然冷却至室温,加入100mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到20mL甲苯中,得ZnTe溶胶。
所制得ZnTe溶胶形貌不均一,尺寸不均匀。
实施例4
一种碲化锌的制备方法,制备步骤如下:
步骤一、用移液枪移取0.5 mL纳米Ag溶胶于烧瓶中,加入5 mL甲苯、30 mL无水乙醇、1 mL油酸、5mL油胺混合均匀,得混合溶液一;
步骤二:在混合溶液一种加入15mL碲前驱体,室温下搅拌30min;
步骤三:步骤二反应完全后,加入50mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到10mL甲苯中,得Ag2Te溶胶;
步骤四:在步骤三Ag2Te溶胶,加入0.25mL 0.2g/L的ZnCl2溶液,混合均匀,得混合溶液二;
步骤五:将混合溶液二在室温下搅拌30min;
步骤六:在步骤二搅拌30min后的溶液中加入1mL三丁基磷,混合均匀后,50℃下搅拌2 h;
步骤七:将搅拌后的溶液转移至反应釜中,放置烘箱内,200℃反应2h;
步骤八:取出反应釜,自然冷却至室温,加入100mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到20mL甲苯中,得ZnTe溶胶。
所制得ZnTe溶胶形貌均一为圆形,尺寸为50nm。
实施例5
一种碲化锌的制备方法,制备步骤如下:
步骤一、用移液枪移取0.5 mL纳米Ag溶胶于烧瓶中,加入5 mL甲苯、30 mL无水乙醇、1 mL油酸、5mL油胺混合均匀,得混合溶液一;
步骤二:在混合溶液一种加入20mL碲前驱体,室温下搅拌30min;
步骤三:步骤二反应完全后,加入50mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到10mL甲苯中,得Ag2Te溶胶;
步骤四:在步骤三Ag2Te溶胶,加入0.25mL 0.2g/L的ZnCl2溶液,混合均匀,得混合溶液二;
步骤五:将混合溶液二在室温下搅拌30min;
步骤六:在步骤二搅拌30min后的溶液中加入1mL三丁基磷,混合均匀后,50℃下搅拌2 h;
步骤七:将搅拌后的溶液转移至反应釜中,放置烘箱内,200℃反应2h;
步骤八:取出反应釜,自然冷却至室温,加入100mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到20mL甲苯中,得ZnTe溶胶。
所制得ZnTe溶胶形貌均一为圆形,尺寸为40nm,说明ZnTe与Ag溶胶的形貌和大小保持一致。
实施例6
一种碲化锌的制备方法,制备步骤如下:
步骤一、用移液枪移取0.5 mL纳米Ag溶胶于烧瓶中,加入5 mL甲苯、30 mL无水乙醇、1 mL油酸、5mL油胺混合均匀,得混合溶液一;
步骤二:在混合溶液一种加入25mL碲前驱体,室温下搅拌30min;
步骤三:步骤二反应完全后,加入50mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到10mL甲苯中,得Ag2Te溶胶;
步骤四:在步骤三Ag2Te溶胶,加入0.25mL 0.2g/L的ZnCl2溶液,混合均匀,得混合溶液二;
步骤五:将混合溶液二在室温下搅拌30min;
步骤六:在步骤二搅拌30min后的溶液中加入1mL三丁基磷,混合均匀后,50℃下搅拌2 h;
步骤七:将搅拌后的溶液转移至反应釜中,放置烘箱内,200℃反应2h;
步骤八:取出反应釜,自然冷却至室温,加入100mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到20mL甲苯中,得ZnTe溶胶。
所制得ZnTe溶胶形貌均一为圆形,尺寸为43nm。
实施例7
一种碲化锌的制备方法,制备步骤如下:
步骤一、用移液枪移取0.5 mL纳米Ag溶胶于烧瓶中,加入5 mL甲苯、30 mL无水乙醇、1 mL油酸、5mL油胺混合均匀,得混合溶液一;
步骤二:在混合溶液一种加入30mL碲前驱体,室温下搅拌30min;
步骤三:步骤二反应完全后,加入50mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到10mL甲苯中,得Ag2Te溶胶;
步骤四:在步骤三Ag2Te溶胶,加入0.25mL 0.2g/L的ZnCl2溶液,混合均匀,得混合溶液二;
步骤五:将混合溶液二在室温下搅拌30min;
步骤六:在步骤二搅拌30min后的溶液中加入1mL三丁基磷,混合均匀后,50℃下搅拌2 h;
步骤七:将搅拌后的溶液转移至反应釜中,放置烘箱内,200℃反应2h;
步骤八:取出反应釜,自然冷却至室温,加入100mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到20mL甲苯中,得ZnTe溶胶。
所制得ZnTe溶胶形貌均一为圆形,尺寸为45nm。
不同油酸、油胺用量对ZnTe形貌的影响
油酸油胺在本发明的反应中,起到防止团聚的作用。
实施例8
一种碲化锌的制备方法,制备步骤如下:
步骤一、用移液枪移取0.5 mL纳米Ag溶胶于烧瓶中,加入5 mL甲苯、30 mL无水乙醇、2 mL油酸、5mL油胺混合均匀,得混合溶液一;
步骤二:在混合溶液一种加入20mL碲前驱体,室温下搅拌30min;
步骤三:步骤二反应完全后,加入50mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到10mL甲苯中,得Ag2Te溶胶;
步骤四:在步骤三Ag2Te溶胶,加入0.25mL 0.2g/L的ZnCl2溶液,混合均匀,得混合溶液二;
步骤五:将混合溶液二在室温下搅拌30min;
步骤六:在步骤二搅拌30min后的溶液中加入1mL三丁基磷,混合均匀后,50℃下搅拌2 h;
步骤七:将搅拌后的溶液转移至反应釜中,放置烘箱内,200℃反应2h;
步骤八:取出反应釜,自然冷却至室温,加入100mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到20mL甲苯中,得ZnTe溶胶。
实施例9
一种碲化锌的制备方法,制备步骤如下:
步骤一、用移液枪移取0.5 mL纳米Ag溶胶于烧瓶中,加入5 mL甲苯、30 mL无水乙醇、3mL油酸、5mL油胺混合均匀,得混合溶液一;
步骤二:在混合溶液一种加入20mL碲前驱体,室温下搅拌30min;
步骤三:步骤二反应完全后,加入50mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到10mL甲苯中,得Ag2Te溶胶;
步骤四:在步骤三Ag2Te溶胶,加入0.25mL 0.2g/L的ZnCl2溶液,混合均匀,得混合溶液二;
步骤五:将混合溶液二在室温下搅拌30min;
步骤六:在步骤二搅拌30min后的溶液中加入1mL三丁基磷,混合均匀后,50℃下搅拌2 h;
步骤七:将搅拌后的溶液转移至反应釜中,放置烘箱内,200℃反应2h;
步骤八:取出反应釜,自然冷却至室温,加入100mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到20mL甲苯中,得ZnTe溶胶。
实施例10
一种碲化锌的制备方法,制备步骤如下:
步骤一、用移液枪移取0.5 mL纳米Ag溶胶于烧瓶中,加入5 mL甲苯、30 mL无水乙醇、4 mL油酸、5mL油胺混合均匀,得混合溶液一;
步骤二:在混合溶液一种加入20mL碲前驱体,室温下搅拌30min;
步骤三:步骤二反应完全后,加入50mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到10mL甲苯中,得Ag2Te溶胶;
步骤四:在步骤三Ag2Te溶胶,加入0.25mL 0.2g/L的ZnCl2溶液,混合均匀,得混合溶液二;
步骤五:将混合溶液二在室温下搅拌30min;
步骤六:在步骤二搅拌30min后的溶液中加入1mL三丁基磷,混合均匀后,50℃下搅拌2 h;
步骤七:将搅拌后的溶液转移至反应釜中,放置烘箱内,200℃反应2h;
步骤八:取出反应釜,自然冷却至室温,加入100mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到20mL甲苯中,得ZnTe溶胶。
实施例11
一种碲化锌的制备方法,制备步骤如下:
步骤一、用移液枪移取0.5 mL纳米Ag溶胶于烧瓶中,加入5 mL甲苯、30 mL无水乙醇、5mL油酸、5mL油胺混合均匀,得混合溶液一;
步骤二:在混合溶液一种加入20mL碲前驱体,室温下搅拌30min;
步骤三:步骤二反应完全后,加入50mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到10mL甲苯中,得Ag2Te溶胶;
步骤四:在步骤三Ag2Te溶胶,加入0.25mL 0.2g/L的ZnCl2溶液,混合均匀,得混合溶液二;
步骤五:将混合溶液二在室温下搅拌30min;
步骤六:在步骤二搅拌30min后的溶液中加入1mL三丁基磷,混合均匀后,50℃下搅拌2 h;
步骤七:将搅拌后的溶液转移至反应釜中,放置烘箱内,200℃反应2h;
步骤八:取出反应釜,自然冷却至室温,加入100mL无水乙醇离心洗涤三次,将离心后的剩余固体融入到20mL甲苯中,得ZnTe溶胶。
随着油酸的量增多,形貌越均匀,尺寸越小。