一种控制片状结构硒化锡厚度的水热制备法的制作方法

本发明属于二维材料的水热合成技术领域，具体涉及一种控制片状硒化锡厚度的水热制备法。

背景技术：

硒化锡(snse)是一种非常重要的iv-vi族二维半导体材料，其组成元素地球储量丰富且无毒，化学性质稳定。snse层间通过较弱的范德瓦尔斯力进行连接，同时电子被限制在二维的环境中，因此表现出很多独特的物理化学等方面的特性，在光伏(lil,chenz,huy,etal.single-layersingle-crystallinesnsenanosheets[j].journaloftheamericanchemicalsociety,2013,135(4):1213-6.)、热电(zhaold,losh,zhangy,etal.ultralowthermalconductivityandhighthermoelectricfigureofmeritinsnsecrystals[j].nature,2014,508(7496):373)和储能(yuans,zhuyh,liw,etal.surfactant-freeaqueoussynthesisofpuresingle-crystallinesnsenanosheetclustersasanodeforhighenergy-andpower-densitysodium-ionbatteries[j].advancedmaterials,2016,29(4).)等众多领域拥有巨大的商业应用前景。因此探寻关于片状snse材料的新的制备方法的研究有重要的意义。

目前片状snse的制备方法很多，主要有溶剂热法、沉淀法、水热法等，但是关于片状纯相snse厚度的控制的报道很少，尤其是在水热法制备片状snse的过程中，厚度均在150nm左右，但是申请人发现片状snse的厚度小，其在紫外光区对罗丹明b染料的降解速率就快，所以有必要提供一种能够控制片状snse的厚度的方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种简单易行的控制片状硒化锡厚度的水热制备法，该方法能够制备50-100纳米厚度的片状硒化锡。

为达到以上目的，本发明的技术方案包括以下步骤：

一种控制片状硒化锡厚度的水热制备法，包括以下步骤：

1)向酒石酸溶液中加入sncl2，搅拌溶解后，得到澄清透明溶液a，将seo2、naoh和nabh4加入蒸馏水中，搅拌制成透明溶液b；

2)将澄清透明溶液a加入到透明溶液b中，搅拌均匀后加入形貌调控剂，搅拌均匀后倒入高压釜中，在180℃下保温6-24小时，然后冷却至室温，干燥后得到黑色片状硒化锡。

本发明进一步的改进在于，酒石酸溶液是通过将酒石酸加入到水中制得，并且酒石酸与水的比为1.2g：20ml。

本发明进一步的改进在于，sncl2、seo2、naoh和nabh4的物质的量之比为1：1：20：2。

本发明进一步的改进在于，形貌调控剂为1，10-邻菲罗林、2，2-联吡啶或4，4-联吡啶。

本发明进一步的改进在于，形貌调控剂与sncl2物质的量比为1：1、1：2或2：1。

本发明进一步的改进在于，自室温以5-10℃/min的升温速度升温至180℃。

本发明进一步的改进在于，自然冷却至室温。

本发明进一步的改进在于，干燥在真空下进行，并且干燥的温度为60-90℃，时间为1-5小时。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用二氯化锡(sncl2)和二氧化硒(seo2)分别为锡源和硒源，seo2在强碱naoh的环境中变为seo32-，nabh4作为还原剂加入使其进一步被还原成se^2-离子，从而与sn²⁺离子反应，进一步生成硒化锡。在水热过程中加入不同种类及物质的量的形貌调控剂对snse进行片状结构厚度的控制。整个工艺过程中原料及产生的溶液易处理且无污染，制备成本低，操作过程简单，可重复性高，可以制备出高纯度的片状硒化锡微米晶粉体。此外，片状snse的厚度会影响其在紫外光区的光催化性能，厚度小，对罗丹明b染料的降解速率快，所以本发明提供一种能够控制片状snse的厚度的方法。

附图说明

图1是对比例1中未加入邻菲罗林的片状snse的sem照片。

图2实施例1的xrd图谱。

图3是实施例1的sem照片。

图4是实施例1中的snse与未加邻菲罗林的snse的光降解罗丹明b溶液的对比曲线图。

图5是实施例2的xrd图谱。

图6是实施例2的sem照片。

图7是实施例3的xrd图谱。

图8是实施例3的sem照片。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

1)称量1.2g酒石酸溶于20ml蒸馏水中，搅拌至溶解，再称量1mmol的二氯化锡加入其中，搅拌至溶液呈澄清透明，制得澄清透明溶液a。分别称量1mmol的二氧化硒、0.8g氢氧化钠和2mmol的硼氢化钠依次加入15ml蒸馏水中，搅拌得透明溶液b。

2)将澄清透明溶液a缓慢加入到透明溶液b中，室温下搅拌10min，再加入1mmol1，10-邻菲罗林搅拌均匀后，转移至具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，接着放入烘箱进行反应，从室温开始，以5℃/min的升温速率升至180℃，保温12小时，随后反应体系自然冷却至室温，打开水热釜，离心分离收集样品，真空60℃下干燥5小时后得黑色片状硒化锡粉体。

对比例1

制备硒化锡粉体：制备过程与实施例1中相同，不同在于不加入1，10-邻菲罗林。

图1是对比例1中未加入1，10-邻菲罗林的sem照片，显示片状snse的厚度约为150nm。图2是实施例1产物的xrd图谱，预示着产物是纯的硒化锡。从图3可以看出加入1mmol的1，10-邻菲罗林后，片状snse的厚度降低到约70nm。图4显示在相同时间内，加入1，10-邻菲罗林制得的snse在紫外光区对罗丹明b染料的光降解速率约为88％，比未加入1，10-邻菲罗林制得的snse提高了约20％。

实施例2

1)称量1.2g酒石酸溶于20ml蒸馏水中，搅拌至溶解，再称量1mmol的二氯化锡加入其中，搅拌至溶液呈澄清透明，制得澄清透明溶液a。分别称量1mmol的二氧化硒、0.8g氢氧化钠和2mmol的硼氢化钠依次加入15ml蒸馏水中，搅拌得透明溶液b。

2)将澄清透明溶液a缓慢加入到透明溶液b中，室温下搅拌10min，再加入1mmol2，2-联吡啶搅拌均匀后，转移至具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，接着放入烘箱进行反应，从室温开始，以5℃/min的升温速率升至180℃，保温12小时，随后反应体系自然冷却至室温，打开水热釜，离心分离收集样品，真空90℃下干燥1小时后得黑色片状硒化锡粉体。

图5是产物的xrd图谱，预示着产物是纯的硒化锡。图6表明片状snse的厚度在50-100nm范围之间。

实施例3

1)称量1.2g酒石酸溶于20ml蒸馏水中，搅拌至溶解，再称量1mmol的二氯化锡加入其中，搅拌至溶液呈澄清透明，制得澄清透明溶液a。分别称量1mmol的二氧化硒、0.8g氢氧化钠和2mmol的硼氢化钠依次加入15ml蒸馏水中，搅拌得透明溶液b。

2)将澄清透明溶液a缓慢加入到透明溶液b中，室温下搅拌10min，再加入1mmol4，4-联吡啶搅拌均匀后，转移至具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，接着放入烘箱进行反应，从室温开始，以5℃/min的升温速率升至180℃，保温12小时，随后反应体系自然冷却至室温，打开水热釜，离心分离收集样品，真空70℃下干燥2小时后得黑色片状硒化锡粉体。

图7是产物的xrd图谱，预示着产物是纯的硒化锡。图8说明片状snse的厚度约为60-70nm。

实施例4

1)称量1.2g酒石酸溶于20ml蒸馏水中，搅拌至溶解，再称量1mmol的二氯化锡加入其中，搅拌至溶液呈澄清透明，制得澄清透明溶液a。分别称量1mmol的二氧化硒、0.8g氢氧化钠和2mmol的硼氢化钠依次加入15ml蒸馏水中，搅拌得透明溶液b。

2)将澄清透明溶液a缓慢加入到透明溶液b中，室温下搅拌10min，再加入0.5mmol的1，10-邻菲罗林搅拌均匀后，转移至具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，接着放入烘箱进行反应，从室温开始，以5℃/min的升温速率升至180℃，保温12小时，随后反应体系自然冷却至室温，打开水热釜，离心分离收集样品，真空80℃下干燥4小时后得片状黑色硒化锡粉体。

实施例5

1)称量1.2g酒石酸溶于20ml蒸馏水中，搅拌至溶解，再称量1mmol的二氯化锡加入其中，搅拌至溶液呈澄清透明，制得澄清透明溶液a。分别称量1mmol的二氧化硒、0.8g氢氧化钠和2mmol的硼氢化钠依次加入15ml蒸馏水中，搅拌得透明溶液b。

2)将澄清透明溶液a缓慢加入到透明溶液b中，室温下搅拌10min，再分别加入2.0mmol的2，2-联吡啶搅拌均匀后，转移至具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，接着放入烘箱进行反应，从室温开始，以5℃/min的升温速率升至180℃，保温12小时，随后反应体系自然冷却至室温，打开水热釜，离心分离收集样品，真空80℃下干燥2小时后得黑色片状硒化锡粉体。

实施例6

1)称量1.2g酒石酸溶于20ml蒸馏水中，搅拌至溶解，再称量1mmol的二氯化锡加入其中，搅拌至溶液呈澄清透明，制得澄清透明溶液a。分别称量1mmol的二氧化硒、0.8g氢氧化钠和2mmol的硼氢化钠依次加入15ml蒸馏水中，搅拌得透明溶液b。

2)将澄清透明溶液a缓慢加入到透明溶液b中，室温下搅拌10min，再加入1.0mmol的4，4-联吡啶搅拌均匀后，转移至一个具有聚四氟乙烯内衬的高压釜中，接着放入烘箱进行反应，从室温开始，以5℃/min的升温速率升至180℃，保温6小时，随后反应体系自然冷却至室温，打开水热釜，离心分离收集样品，真空60℃下干燥4小时后得黑色片状硒化锡粉体。

实施例7

1)按酒石酸与水的比为1.2g：20ml将酒石酸加入到水中制得酒石酸溶液，按sncl2、seo2、naoh和nabh4的物质的量之比为1：1：20：2，向酒石酸溶液中加入sncl2，搅拌溶解后，得到澄清透明溶液a，将seo2、naoh和nabh4依次加入到蒸馏水中，搅拌制成透明溶液b；

2)将澄清透明溶液a加入到透明溶液b中，搅拌均匀后加入形貌调控剂，搅拌均匀后倒入高压釜中，自室温以5℃/min的升温速度升温至180℃并保温6小时，然后自然冷却至室温，在60-90℃下真空干燥1-5小时，得到黑色片状硒化锡。

其中，形貌调控剂为1，10-邻菲罗林，形貌调控剂与sncl2物质的量比为1：1。

实施例8

1)按酒石酸与水的比为1.2g：20ml将酒石酸加入到水中制得酒石酸溶液，按sncl2、seo2、naoh和nabh4的物质的量之比为1：1：20：2，向酒石酸溶液中加入sncl2，搅拌溶解后，得到澄清透明溶液a，将seo2、naoh和nabh4依次加入到蒸馏水中，搅拌制成透明溶液b；

2)将澄清透明溶液a加入到透明溶液b中，搅拌均匀后加入形貌调控剂，搅拌均匀后倒入高压釜中，自室温以7℃/min的升温速度升温至180℃并保温24小时，然后自然冷却至室温，在60-90℃下真空干燥1-5小时，得到黑色片状硒化锡。

其中，形貌调控剂为2，2-联吡啶，形貌调控剂与sncl2物质的量比为1：2。

实施例9

1)按酒石酸与水的比为1.2g：20ml将酒石酸加入到水中制得酒石酸溶液，按sncl2、seo2、naoh和nabh4的物质的量之比为1：1：20：2，向酒石酸溶液中加入sncl2，搅拌溶解后，得到澄清透明溶液a，将seo2、naoh和nabh4依次加入到蒸馏水中，搅拌制成透明溶液b；

2)将澄清透明溶液a加入到透明溶液b中，搅拌均匀后加入形貌调控剂，搅拌均匀后倒入高压釜中，自室温以10℃/min的升温速度升温至180℃并保温15小时，然后自然冷却至室温，在60-90℃下真空干燥1-5小时，得到黑色片状硒化锡。

其中，形貌调控剂为4，4-联吡啶，形貌调控剂与sncl2物质的量比为2：1。