一种纳米态Cu₇Te₄半导体材料的制备方法

专利名称：一种纳米态Cu₇Te₄半导体材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米态半导体材料的制备方法。
背景技术：
纳米粉体因其尺寸效应具有独特的物理、化学性能而引起人们高度重视， 近年来，碲化铜因具有高热电动势和通过掺杂可获得p型和n型材料的优点， 而广泛应用于热电器件、太阳能电池、超离子导体等领域，但采用将铜粉和碲 粉放置在真空管中，控制温度在500 600°C，发生固相反应来获得；或者采 用有恶臭气味的，有毒的碲化氢与水溶液中的金属离子反应制备得到，都存在 碲化铜产物通常不纯，为多种计量比化合物的混合物。并且这些方法存在着设 备昂贵，操作复杂，成本高，危险性大的缺点。

发明内容
本发明目的是为了解决现有方法制备出的纳米态半导体材料在制备过程中 设备昂贵、操作复杂、成本高、危险性大，得到产品的纯度低的问题，而提供 一种纳米态Cu7Te4半导体材料的制备方法。
纳米态Qi7Te4半导体材料的制备按以下步骤实现 一、称取0,23g的亚碲 酸钠，然后依次加入5mL的去离子水、20 25mL的丙酮、5mL的联胺和0.5g 的乙酸铜，而后放在磁力搅拌器上搅拌30 60min，得混合溶液A; 二、将混 合溶液A加入到有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，密封，然后在温度为160 220'C的条件下热处理12 24h，自然冷却至室温，得Qi7Te4半导体材料前躯体； 三、将Cu7Te4半导体材料前躯体过滤、洗涤3 5次，然后在温度为60。C的条件 下，干燥5 10h,即得纳米态Qi7Te4半导体材料；步骤二中混合溶液A的加 入量为聚四氟乙烯内衬的高压反应釜容积的60% 80°/0。
本发明得到的纳米态Qi7Te4半导体材料为结晶度好、粒度分布窄的粉体， 本发明得到的纳米态0171^4半导体材料纯度高达99%以上。
本发明采用溶剂热法制备出的纳米态Cu7Te4半导体材料合成时间短，在 低温条件下就可控制，设备造价低并且操作简单，成本低廉、无毒、反应压力小且反应温度低(危险性大大降低)并容易实现得到结晶度高、颗粒均匀的粉 体材料。


图1是具体实施方式
十八中所得产物纳米态Qi7Te4半导体材料的X射线 衍射分析图谱，图2是具体实施方式
十八所得到纳米态Qi7Te4半导体材料的 SEM照片，图3是是具体实施方式
十八所得到纳米态Qi7Te4半导体材料的 TEM照片。
具体实施例方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式
，还包括各具体实施方 式间的任意组合。
具体实施方式
一:本实施方式纳米态Cu7Te4半导体材料的制备按以下步骤 实现 一、称取0.23￡的亚碲酸钠，然后依次加入5mL的去离子水、20 25mL 的丙酮、5mL的联胺和0.5g的乙酸铜，而后放在磁力搅拌器上搅拌30 60min， 得混合溶液A; 二、将混合溶液A加入到有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中， 密封，然后在温度为160 220。C的条件下热处理12 24h，自然冷却至室温， 得Cu7Te4半导体材料前躯体；三、将Qi7Te4半导体材料前躯体过滤、洗涤3 5 次，然后在温度为6(TC的条件下，干燥5 10h，即得纳米态Qi7Te4半导体材料； 步骤二中混合溶液A的加入量为聚四氟乙烯内衬的高压反应釜容积的60% 80%。
本实施方式是采用溶剂热法合成了纯相的纳米态Qi7Te4半导体材料。溶剂 热法是以有机溶剂作为反应体系，通过对反应体系加热、加压(或自生成蒸汽 压)，创造一个相对高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解 并且重结晶来制备材料，由于反应是在一个密封的水溶液环境中进行，所以在 较低温度、常压的外界环境下就可制得其它方法无法制备的物质。
本实施方式中所使用的原材料市场可以购买，大大降低了生产成本。
具体实施方式
二本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中丙酮的 加入量为22mL。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中搅拌时 间为40 50min。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
一不同的是步骤一中搅拌时 间为45min。其它步骤及参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
三或四不同的是步骤一中搅 拌速度为4000 8000r/min。其它步骤及参数与具体实施方式
三或四相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
三或四不同的是步骤一中搅 拌速度为5000 7000 r/min。其它步骤及参数与具体实施方式
三或四相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
三或四不同的是步骤一中搅 拌速度为6000r/min。其它步骤及参数与具体实施方式
三或四相同。
具体实施方式
八本实施方式与具体实施方式
五、六或七不同的是步骤二 中温度为170 210°C。其它步骤及参数与具体实施方式
五、六或七相同。
具体实施方式
九本实施方式与具体实施方式
五、六或七不同的是步骤二 中温度为18(TC。其它步骤及参数与具体实施方式
五、六或七相同。
具体实施方式
十本实施方式与具体实施方式
一、三、四、八或九不同的 是步骤二中热处理时间为14 20h。其它步骤及参数与具体实施方式
一、三、 四、八或九相同。
具体实施方式
十一本实施方式与具体实施方式
一、三、四、八或九不同 的是步骤二中热处理时间为16h。其它步骤及参数与具体实施方式
一、三、四、 八或九相同。
具体实施方式
十二本实施方式与具体实施方式
十或十一不同的是步骤二 中混合溶液A的加入量为聚四氟乙烯内衬的高压反应釜容积的65% 75%。 其它步骤及参数与具体实施方式
十或十一相同。
具体实施方式
十三本实施方式与具体实施方式
十或十一不同的是步骤二 中混合溶液A的加入量为聚四氟乙烯内衬的高压反应釜容积的70%。其它步 骤及参数与具体实施方式
十或十一相同。
具体实施方式
十四本实施方式与具体实施方式
一、三、四、八、九、十 二或十三不同的是步骤三中洗涤次数为4次。其它步骤及参数与
具体实施例方式
一、三、四、八、九、十二或十三相同。
具体实施方式
十五本实施方式与具体实施方 十四不同的是步骤三中依 次用丙酮和去离子水进行洗涤。其它步骤及参数与具体实施方式
十四相同。
具体实施方式
十六本实施方式与具体实施方式
一、三、四、八、九、十 二、十三或十五不同的是步骤三中干燥时间为6 9h。其它步骤及参数与具体 实施方式一、三、四、八、九、十二、十三或十五相同。
具体实施方式
十七本实施方式与具体实施方式
一、三、四、八、九、十 二、十三或十五不同的是步骤三中干燥时间为8h。其它步骤及参数与具体实 施方式一、三、四、八、九、十二、十三或十五相同。
具体实施方式
十八:本实施方式纳米态Qi7Te4半导体材料的制备按以下步 骤实现 一、称取0.23g的亚碲酸钠，然后依次加入5mL的去离子水、22mL 的丙酮、5!1丄的联胺和0.5§的乙酸铜，而后放在磁力搅拌器上搅拌45min，得 混合溶液A; 二、将混合溶液A加入到有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中， 密封，然后在温度为20(TC的条件下热处理16h，自然冷却至室温，得Cu7Te4 半导体材料前躯体；三、将Qi7Te4半导体材料前躯体过滤、洗涤3次，然后在 温度为60'C的条件下，干燥8h，即得纳米态Cu7Te4半导体材料；步骤二中混合 溶液A的加入量为聚四氟乙烯内衬的高压反应釜容积的70%。
采用本实施方式制备得到的Cu7Te4半导体材料为粉状物，且本实施方式 得到的Qi7Te4半导体材料的形貌为纳米球形粒子。
本实施方式得到的纳米态Qi7Te4半导体材料经测得纯度为99.62%。
本实施方式得到的纳米态Cu7Te4半导体材料的X射线衍射分析(XRD) 图谱如图1所示，从图1中可以看出本实施方式所得纳米态Qi7Te4半导体材 料为六方晶相，结晶度高，纯度高，没有杂相。
本实施方式得到的纳米态Cu7Te4半导体材料的SEM照片如图2所示，从 图2中可以看出本实施方式所得纳米态Qi7Te4半导体材料为均一的球形粒子。
本实施方式得到的纳米态Qi7Te4半导体材料的TEM照片如图3所示，从 图3中可以看出本实施方式所得纳米态Cii7Te4半导体材料为30 50nm粒子。
具体实施方式
十九:本实施方式纳米态Cu7Te4半导体材料的制备按以下步 骤实现 一、称取023g的亚碲酸钠，然后依次加入5mL的去离子水、25mL 的丙酮、5mL的联胺和0.5g的乙酸铜，而后放在磁力搅拌器上搅拌60min，得 混合溶液A; 二、将混合溶液A加入到有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中， 密封，然后在温度为22(TC的条件下热处理18h，自然冷却至室温，得CU7Te4半导体材料前躯体；三、将Cii7Te4半导体材料前躯体过滤、洗涤5次，然后在 温度为6(TC的条件下，干燥8h，即得纳米态Qi7Te4半导体材料；步骤二中混合 溶液A的加入量为聚四氟乙烯内衬的高压反应釜容积的80%。
本实施方式得到的纳米态Qi7Te4半导体材料经测得纯度为99.64%。
权利要求
1、一种纳米态Cu7Te4半导体材料的制备方法，其特征在于Cu7Te4半导体材料的制备按以下步骤实现一、称取0.23g的亚碲酸钠，然后依次加入5mL的去离子水、20～25mL的丙酮、5mL的联胺和0.5g的乙酸铜，而后放在磁力搅拌器上搅拌30～60min，得混合溶液A；二、将混合溶液A加入到有聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，密封，然后在温度为160～220℃的条件下热处理12～24h，自然冷却至室温，得Cu7Te4半导体材料前躯体；三、将Cu7Te4半导体材料前躯体过滤、洗涤3～5次，然后在温度为60℃的条件下，干燥5～10h，即得纳米态Cu7Te4半导体材料；步骤二中混合溶液A的加入量为聚四氟乙烯内衬的高压反应釜容积的60％～80％。
2、 根据权利要求l所述的一种纳米态Oi7Te4半导体材料的制备方法，其 特征在于步骤一中搅拌时间为40 50min。
3、 根据权利要求1或2所述的一种纳米态Cu7Te4半导体材料的制备方法， 其特征在于步骤一中搅拌速度为4000 8000r/min。
4、 根据权利要求3所述的一种纳米态Oi7Te4半导体材料的制备方法，其 特征在于步骤二中温度为170 210°C。
5、 根据权利要求1、 2或4所述的一种纳米态Cu7Te4半导体材料的制备 方法，其特征在于步骤二中热处理时间为14 20h。
6、 根据权利要求5所述的一种纳米态Cii7Te4半导体材料的制备方法，其 特征在于步骤二中混合溶液A的加入量为聚四氟乙烯内衬的高压反应釜容积 的65% 75%。
7、 根据权利要求l、 2、 4或6所述的一种纳米态Qi7Te4半导体材料的制 备方法，其特征在于步骤三中洗涤次数为4次。
8、 根据权利要求7所述的一种纳米态Cu7Te4半导体材料的制备方法，其 特征在于步骤三中依次用丙酮和去离子水进行洗漆。
9、 根据权利要求1、 2、 4、 6或8所述的一种纳米态Qi7Te4半导体材料 的制备方法，其特征在于步骤三中干燥时间为6 9h。
全文摘要
一种纳米态Cu₇Te₄半导体材料的制备方法，它涉及一种纳米态半导体材料的制备方法。它解决了现有方法制备出的纳米态半导体材料在制备过程中设备昂贵、操作复杂、成本高、危险性大，得到产品的纯度低的问题。制备方法一、制备混合溶液A；二、制备Cu₇Te₄半导体材料前躯体；三、将Cu₇Te₄半导体材料前躯体过滤、洗涤，干燥。本发明是采用溶剂热法合成的方法实现了在低温、友好条件下制得Cu₇Te₄半导体材料前躯体。本发明得到的产品纯度高，本发明原材料价格便宜、工艺简单、设备简单，无危险性且设备造价低。
文档编号C01B19/00GK101654228SQ200910072890
公开日2010年2月24日 申请日期2009年9月15日 优先权日2009年9月15日
发明者琳 王, 群 王, 金仁成, 刚 陈 申请人:哈尔滨工业大学