专利名称：一种高纯度二硒化锡纳米片的制备方法
技术领域：
本发明涉及水热化学合成纳米材料工艺技术领域，尤其涉及水热法合成
二硒化锡纳米片的制备方法。
背景技术：
纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围1 100nm或 由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料为凝聚态物理提出了许多新的课 题，由于纳米材料尺寸小，量子尺寸效应十分显著，这使得纳米材料体系的 光、热、电、磁等物理性质与常规材料不同，出现许多新奇特性；另外纳米 材料的另一个重要特点是表面效应。随着尺寸减小，比表面大大增加，导致 纳米体系的化学性质与化学平衡体系出现很大差别。纳米合成为发展新型材 料提供了新的途径和新的思路。纳米半导体材料为制备性能优越的半导体器 件提供了基础。二硒化锡(SnSe2)作为IV-VI族半导体化合物，有着广阔的应 用前景。二硒化锡是一种重要的半导体材料，具有优异的电学、光学性能， 可以应用于薄膜电极、锂离子电池负极添加材料、红外光电仪器、热电致冷
材料和太阳电池等。
目前制备纳米材料的方法有很多，如物理气相沉积、化学气相沉积、溅 射法等气相法和沉淀法、喷雾法、溶胶-凝胶法、辐射化学法等液相法。这 些方法有的工艺复杂，反应温度和反应时间长，有的方法反应过程中毒性大、 环境污染严重，有的方法所得纳米材料易团聚、分散性差，不易控制纳米材
料的形貌和尺寸均匀性，有的方法中所采用的具体工艺制备的片状二硒化锡形状不规则、呈团聚的花瓣状，并且相组成不纯。形状不同影响着纳米材料 的比表面积，而且说明晶体生长的取向不同，因而性能会有较大差别；当纯 度差时，由于出现的杂相是另一种物质，因而其性能会与单相物质不同，在 光学特性、导电性能等方面有较大差异，这些物理性能对半导体材料是十分 重要的。与本专利最接近的现有技术是发表于青岛科技大学学报，第27巻 第5期，2006年10月，文章编号为1672-6987 (2006) 05-0427-04，名称 为SnSe2纳米片的制备及结构表征。该论文上公开了一种SnSe2纳米片的制 备方法，虽然产品相似，但是在原料和工艺流程上都有所区别，现有技术采 用的原料是SnCl2《H20和NaSe03别20，而本发明所采用的原料是SnCl2 2H20、 Se02，并且由于原料的不同使后续的工艺方法均不同，最重要的是现有技术 的方法所得产品中存在部分Se，致使SnSe2纳米片纯度不够，这在所述论文 中的XRD图中明显可见有杂相Se的强度较高的衍射峰存在。
发明内容
本发明为了解决现有技术的不足，而发明了一种高纯度二硒化锡纳米片 的制备方法。
本发明采用水热法合成工艺制备二硒化锡纳米片，以SnCl2 *2&0和Se02
为原料，严格控制原料的化学计量比和浓度，以NaOH和氨水为辅助介质来
调整溶液的PH值，以联氨为还原剂，在较低温度下加热，使原料进行共还
原并发生合成反应，并经清洗、过滤和烘干即可得到目标产物。 本发明的具体制备方法包括如下顺序的步骤 a.将0. 8 1. 2份SnCl2 2H20、 0. 787 1. 18份Se02 、 0. 200 0. 450份
NaOH三种固体粉末均匀混合，再加入12 16份的去离子水均匀混合；b. 将上述混合物溶液倒入高压反应釜，再加入0.95 1.9份联氨和 0.80 1.6份氨水；
c. 将上述反应罐加热至160 20(TC之间，保温时间16 24小时，然后冷 却到室温取出；
d. 将反应后的溶液通过水系微孔滤膜过滤，先后用去离子水和无水乙醇 反复洗涤、过滤分离，去除杂质，洗涤至中性为止；
e. 将上述洗涤后所得物干燥，得到二硒化锡粉末。
上述步骤a中混合物粉末在去离子水中均匀混合，采用超声波振动并进
行搅拌的方式使之溶解更充分。
上述步骤b中的联氨的纯度采用85%或80%。
上述步骤b中的氨水浓度釆用含氨15%或17%或20%三种。
上述步骤b中的高压反应釜采用聚四氟乙烯内衬的反应釜。
上述步骤e中洗涤后所得物的干燥是在50 8(TC下烘干。
上述步骤e中的干燥采用真空烘箱进行干燥。
利用X射线衍射分析了所得粉末的相结构，结果如图l所示；利用场发 射扫描电子显微镜观察了所得二硒化锡(SnSe2)化合物样品的形貌及尺寸，结 果如图2和图3所示，所得结果表明，本发明提出的水热法合成工艺制备的 二硒化锡产物是均匀的纳米六角片单相粉体，不含其他杂质，其中六角片大 小均匀，形状规则，边长约600 700nm，厚度均匀，约30 40nm。利用纳 米六角片二硒化锡的形状和尺寸，可以在其应用的相关领域制备半导体器 件，将在锂离子电池电极材料、太阳电池材料、传感器、激光器件方面有广阔的应用前景。
本发明所得纳米六角片二硒化锡是单相粉体，其中六角片大小均匀，形
状规则，边长约600 700nm，厚度均匀，约30 40nm。与同类技术相比， 本发明所得纳米六角片二硒化锡纯度高、分散性好、形状规则均匀，工艺过 程安全、过程辅助溶液及产物易处理、无污染等，因此该方法具有非常广阔 的应用前景。
图1本发明所得纳米六角片二硒化锡的X射线衍射图
图2为场发射电子显微镜下本发明制备的纳米六角片二硒化锡的照片
图3为图2中二硒化锡片的厚度照片
具体实施例方式
实施例1
将1. 0份SnCl2 2H20 、 0. 984份Se02 、 0. 210份NaOH三种固体粉末均 匀混合，再加入12份的去离子水，采用超声波振动并进行搅拌的方式使之 均匀混合。将上述混合物溶液倒入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜，再加入85% 的联氨0.95份和17%的氨水1.2份。将上述反应罐加热至18(TC之间，保 温时间20小时，然后冷却到室温取出。将反应后的溶液通过水系微孔滤膜 过滤，先后用去离子水和无水乙醇反复洗涤、过滤分离，去除杂质，洗涤至 中性为止。将上述洗涤后所得物在7(TC下的真空烘箱中干燥，得到二硒化锡 粉末。经检测，所得SnSe2的纯度为100%。 实施例2
将0. 8份SnCl2 2H20 、 0. 787份Se02 、 0. 280份NaOH三种固体粉末均匀混合，再加入14份的去离子水，采用超声波振动并进行搅拌的方式使之 均匀混合。将上述混合物溶液倒入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜，再加入80% 的联氨1. 9份和20%的氨水0. 80份。将上述反应罐加热至16(TC之间，保 温时间24小时，然后冷却到室温取出。将反应后的溶液通过水系微孔滤膜 过滤，先后用去离子水和无水乙醇反复洗涤、过滤分离，去除杂质，洗涤至 中性为止。将上述洗涤后所得物在5(TC下的真空烘箱干燥，得到二硒化锡粉 末。经检测，所得SnSe2的纯度为99.5y。。 实施例3
将1. 2份SnCl2 2H20 、 1. 18份Se02 、 0. 400份NaOH三种固体粉末均 匀混合，再加入16份的去离子水，采用超声波振动并进行搅拌的方式使之 均匀混合。将上述混合物溶液倒入聚四氟乙烯内衬的高压反应釜，再加入85% 的联氨1. 5份和15%的氨水1. 6份。将上述反应罐加热至20(TC之间，保温 时间16小时，然后冷却到室温取出。将反应后的溶液通过水系微孔滤膜过 滤，先后用去离子水和无水乙醇反复洗涤、过滤分离，去除杂质，洗涤至中 性为止。将上述洗涤后所得物在8(TC下的真空烘箱干燥，得到二硒化锡粉末。 经检测，所得SnSe2的纯度为99. 5°/0。
权利要求
1. 一种高纯度二硒化锡纳米片的制备方法，该方法包括如下顺序的步骤a. 将0.8～1.2份SnCl2·2H2O、0.787～1.18份SeO2、0.200～0.450份NaOH三种固体粉末均匀混合，再加入12～16份的去离子水均匀混合；b. 将上述混合物溶液倒入高压反应釜，再加入0.95～1.9份联氨和0.80～1.6份氨水；c. 将上述反应罐加热至160～200℃之间，保温时间16～24小时，然后冷却到室温取出；d. 将反应后的溶液通过水系微孔滤膜过滤，先后用去离子水和无水乙醇反复洗涤、过滤分离，去除杂质，洗涤至中性为止；e. 将上述洗涤后所得物干燥，得到二硒化锡粉末。
2. 如权利要求1所述高纯度二硒化锡纳米片的制备方法，其中所述步骤a 中混合物粉末在去离子水中均匀混合，采用超声波振动并进行搅拌的方式使 之溶解更充分。
3. 如权利要求1所述高纯度二硒化锡纳米片的制备方法，其中所述步骤e 中洗涤后所得物的干燥是在50 8(TC下烘干。
4. 如权利要求1或3所述高纯度二硒化锡纳米片的制备方法，其中所述步 骤e中的干燥采用真空烘箱进行干燥。
全文摘要
一种高纯度二硒化锡纳米片的制备方法，涉及水热化学合成纳米材料工艺技术领域。本发明采用SnCl<sub>2</sub>·2H<sub>2</sub>O、SeO<sub>2</sub>、NaOH三种固体粉，以及联氨和氨水，通过反应、加热、洗涤、烘干等步骤制备二硒化锡纳米片。本发明所得二硒化锡纯度高、分散性好、形状规则均匀，工艺过程安全、过程辅助溶液及产物易处理、无污染等，因此该方法具有非常广阔的应用前景。
文档编号C01B19/04GK101412505SQ20081013990
公开日2009年4月22日 申请日期2008年9月5日 优先权日2008年9月5日
发明者刘科高, 汤爱君, 马海龙 申请人:山东建筑大学