一种水合肼辅助多元醇基溶液合成β相硒化铟片状纳米晶的方法
【专利摘要】本发明公开了一种水合肼辅助多元醇基溶液合成β相硒化铟片状纳米晶的方法，先称取0.1mol四水合氯化铟溶解于10ml三乙二醇中，得到阳离子前驱体溶液；另在三口圆底烧瓶中加入40ml三乙二醇，添加0.15mmol硒粉，再添加水合肼0.1ml，通入氮气，得到阴离子源反应基液。将三口瓶置于热式反应回流装置中，通入氮气，缓慢加热阴离子源反应基液，至注入温度/回流温度为250/250℃～270/270℃时快速注入阳离子前驱体溶液，得到含有硒化铟纳米晶的反应溶液，再将反应溶液离心分离和纯化，制得In2Se3纳米晶。本发明的整个反应条件温和，安全低毒，操作简便，成本低，产物物相单一稳定，化学计量比符合标准比例，重复性较好。
【专利说明】一种水合肼辅助多元醇基溶液合成P相硒化铟片状纳米 晶的方法
【技术领域】
[0001] 本发明是关于纳米材料的，特别涉及一种多元醇基溶液合成0相硒化铟片状纳 米晶的方法。
【背景技术】
[0002] 硒化铟（In2Se3)作为一种III - VI族的金属硫族化合物，具有优良的可见光吸收 性能以及相变存储性能，在光探测器、滤光设备、传感器、太阳能电池和光解水组件、以及相 变存储器等领域具有潜在的应用价值。硒化铟是一种n型半导体，具有直接带隙。111 2563具 有双层结构，其层内较强的化学键作用力和层与层间较弱的范德华力使得硒化铟具有各向 异性结构，进而拥有优良的电学、光学、磁学性能。
[0003] In2Se3具有多种晶体结构，分别为a，@，y，S，k，其中a，@，y相为其常见 结构。a相In2Se3被认为在常温下稳定存在，具有a (3R)和a (2H)两种晶格结构，其禁 带宽度为1. 36eV，在200°C可以转变为0相。a (3R)是三层的菱方结构，晶格点阵为R3m ; 而a (2H)的晶格点阵为P63，具有两层的六方结构。@相与a相In2Se3类似，具有M3R) 和@ (2H)两种晶格结构，但是相应结构的晶格常数发生变化，禁带宽度也由1.36eV转变 为1. 55eV。Y相In2Se3被认为是一种具有有序空间缺陷的纤锌矿晶体，六方晶体构型，其 1/3的空位缺陷沿C轴有序螺旋排布.其禁带宽度为1. 8eV，大致在350°C时由低温相转变 得到。
[0004] 对于In2Se3纳米材料的合成仍然处于探索阶段，其合成方法主要有液相法和气相 法两类。气相法制备In 2Se3m米材料存在工艺复杂、成本高昂、需要高度的真空环境、大 面积沉积时不均匀及化学计量较难控制等缺点，限制了其规模产业化的发展。液相法制备 In 2Se3纳米材料大多采用水热法、加压溶剂热法，并且大多使用三正辛基膦、油胺等有机溶 剂作为反应剂，用以促进硒粉溶解。但是，上述有机溶剂反应成本较高，易产生一定污染，实 验需要采取持续性保护措施，伴随溶液加热挥发有害气体，难以进行规模工业化生产。
[0005] 为此，开发一种成本低廉、工艺简便的绿色合成方法制备In2Se 3纳米晶材料以及 推广其应用有着重要的意义和实用价值。本发明针对现有制备技术的缺点，采用少污染、低 毒性、高沸点、低成本的低碳链多元醇溶剂作为反应介质，采用多元醇基溶液化学合成法， 以水合肼为反应辅助剂，制备此前未有报道的0相〗!!#%片状纳米晶。
【发明内容】
[0006] 本发明针对现有技术的成本高、存在污染的缺点，采用少污染、低毒性、高沸点、低 成本的低碳链多元醇溶剂作为反应介质，采用多元醇基溶液化学合成法，以水合肼为反应 辅助剂，提供一种工艺安全、绿色无毒、操作简单、成本低、合成产物物相稳定单一、可利于 产物纯度与化学计量控制的制备In 2Se3片状纳米晶的方法。
[0007] 本发明通过如下技术方案予以实现。
[0008] -种水合肼辅助多元醇基溶液合成0相硒化铟片状纳米晶的方法，具有如下步 骤：
[0009] (1)配制前驱体溶液
[0010] 称取〇? lmol四水合氯化铟即0? 0293g，将原料溶解于10ml三乙二醇中，30°C条件 下搅拌30min溶解，得到稳定的阳离子前驱体溶液；
[0011] 在三口圆底烧瓶中加入40ml三乙二醇，并添加0. 15mmol硒粉即0.0118g，再添加 水合肼N2H4 ? H20为0? lml，通入氮气，磁力搅拌5min，得到阴离子源反应基液；
[0012] (2)回流反应合成In2Se3纳米晶
[0013] 将三口瓶置于热式反应回流装置中，向三口瓶内通入氮气，缓慢加热阴离子源反 应基液，至注入温度/回流温度为250/250°C?270/270°C时快速注入阳离子前驱体溶液， 触发反应进行；继续加热使回流温度保持在注入温度下回流，回流时间为10?40min，即得 到含有硒化铟纳米晶的反应溶液；
[0014] (3)将步骤（2)得到的含有硒化铟纳米晶的反应溶液进行高速离心分离，得到纳 米晶，再对纳米晶用乙醇溶剂稀释、超声清洗、离心提取，反复4?6个循环完成纯化，制得 In 2Se3纳米晶。
[0015] 所述步骤（2)的注入温度/回流温度为270/270°C。
[0016] 所述步骤⑵的回流时间为30min。
[0017] 本发明的有益效果：提供了一种以无机盐为先质，多元醇为溶剂，水合肼为辅助剂 的制备In2Se3片状纳米晶的方法，整个反应条件温和，安全低毒，操作简便，成本低。在优化 条件下，按照In2Se3的化学计量比投料，产物物相单一稳定，化学计量比符合标准比例，重 复性较好。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1是实施例6合成产物的XRD图谱；
[0019] 图2是实施例6合成产物的SEM图片；
[0020] 图3是实施例6合成产物的EDS谱图；
[0021] 图4是实施例6合成产物的光吸收谱。
【具体实施方式】
[0022] 本发明所用原料均为分析纯原料，具体实施例如下：
[0023] 首先称取0. lmol四水合氯化铟即0. 0293g，将原料溶解于10ml三乙二醇中，30°C 条件下搅拌30min溶解，得到稳定的阳离子前驱体溶液。在三口圆底烧瓶中加入40ml三乙 二醇，并添加0. 15mmol硒粉即0. 0118g，再添加0?0. lml水合肼（N2H4.H20)，通入氮气， 磁力搅拌5min，得到阴离子源反应基液。
[0024] 将三口瓶置于热式反应回流装置中，向三口瓶内通入氮气，缓慢加热阴离子源反 应基液，至170?270°C时快速注入阳离子前驱体溶液，触发反应进行；继续加热使回流温 度保持在注入温度下反应回流0?40min，即得到含有In 2Se3片状纳米晶的合成反应溶液。
[0025] 将上述含有In2Se3片状纳米晶的合成反应溶液进行高速离心分离，得到纳米晶， 再对纳米晶用乙醇溶剂稀释、超声清洗、离心提取，反复4?6个循环完成纯化，制得In 2Se3 片状纳米晶。
[0026] 本发明具体实施例的有关反应温度、回流时间以及水合肼添加量详见表1。
[0027]表1
【权利要求】
1. 一种水合肼辅助多元醇基溶液合成β相硒化铟片状纳米晶的方法，具有如下步骤： (1) 配制前驱体溶液 称取0. lmol四水合氯化铟即0. 0293g，将原料溶解于10ml三乙二醇中，30°C条件下搅 拌30min溶解，得到稳定的阳离子前驱体溶液； 在三口圆底烧瓶中加入40ml三乙二醇，并添加0. 15mmol硒粉即0. 0118g，再添加水合 肼Ν2Η4 · H20为0· lml，通入氮气，磁力搅拌5min，得到阴离子源反应基液； (2) 回流反应合成In2Se3纳米晶 将三口瓶置于热式反应回流装置中，向三口瓶内通入氮气，缓慢加热阴离子源反应基 液，至注入温度/回流温度为250/250°C?270/270°C时快速注入阳离子前驱体溶液，触发 反应进行；继续加热使回流温度保持在注入温度下回流，回流时间为10?40min，即得到含 有硒化铟纳米晶的反应溶液； (3) 将步骤（2)得到的含有硒化铟纳米晶的反应溶液进行高速离心分离，得到纳米晶， 再对纳米晶用乙醇溶剂稀释、超声清洗、离心提取，反复4?6个循环完成纯化，制得In 2Se3 纳米晶。
2. 根据权利要求1所述的一种水合肼辅助多元醇基溶液合成β相硒化铟片状纳米晶 的方法，其特征在于，所述步骤（2)的注入温度/回流温度为270/270°C。
3. 根据权利要求1所述的一种水合肼辅助多元醇基溶液合成β相硒化铟片状纳米晶 的方法，其特征在于，所述步骤（2)的回流时间为30min。
【文档编号】B82Y30/00GK104291278SQ201410498541
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2014年9月25日
【发明者】靳正国, 李彤霏, 王健, 赖俊云 申请人:天津大学