专利名称：三硫化二铟纳米带的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种硫化铟的制备方法，尤其涉及一种三硫化二铟纳米带的制备方法，采用化学溶剂热法制备三硫化二铟的纳米带。属于纳米材料制备技术领域。
背景技术：
纳米材料的结构和形貌对于其性能与应用有很大的影响，特殊形貌的纳米结构材料对于其在纳米电子学、磁学、光电子学、杂相催化等领域有着重要的意义，因此纳米材料的形貌控制合成已经受到越来越多的重视。自从2001年王中林等人在《科学》杂志上首次报道半导体氧化物的纳米带以来，许多带状的纳米材料已经被合成出来并对其进行了广泛的研究，因为纳米带的平面结构是研究材料维度控制的光学、电学、力学性质的一种理想体系。这些带状的纳米材料主要包括单质、氧化物、硫化物、氮化物、多元化合物及其他的杂相材料。然而，二维的三硫化二铟纳米带至今未见报道。三硫化二铟是一种中等带宽的半导体材料(Eg＝2.07eV)，而且其存在三种不同的缺陷形式如α-In2S3(缺陷立方结构)，其在温度高于420度时转化为β-In2S3(缺陷尖晶石结构)，在温度高于754度时转化为γ-In2S3(层状六方结构)。由于三硫化二铟本身的缺陷结构和相应的光学、声学和电学性质，该材料在彩色显示器的绿色或红色发光体、干电池和太阳能电池的异相连接方面有重要的应用。就目前三硫化二铟的合成方法来看，有机高温热解法可以制备均匀的六角片状的三硫化二铟，用单分子前驱物分解法可以合成三硫化二铟的纳米棒。而其他的方法如水热合成、溶剂热还原合成法、原位氧化-硫化法、高温分解溅射合成等一般得到的是不规则形状的产物或是严重团聚的无规产物。所以，对于如何合成三硫化二铟的纳米带仍然存在很大的困难。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术不足，提供一种操作简单、生产成本低、可以有效控制形貌的二维三硫化二铟纳米带的制备方法。
为实现这样的目的，本发明的技术方案中，以烷基胺为表面活性剂，以二硫化碳为硫源，以有机溶剂吡啶为反应介质，采用化学溶剂热法制备三硫化二铟纳米带。首先将铟盐、硫源及烷基胺溶于吡啶中，制备反应液；然后将配制好的反应液于溶剂热条件下处理，即可得到形貌规则的二维三硫化二铟纳米带。所得三硫化二铟纳米带的宽度为50-95纳米，厚度为13±2纳米，长度可达5-8微米。
本发明的制备方法包括以下具体步骤①化学反应液的制备将铟盐、烷基胺表面活性剂、硫源混合溶于反应溶剂中，配制成反应液，其中铟盐的浓度为0.01～0.05mol·l-1，表面活性剂与铟盐的摩尔比为6～15，二硫化碳与铟盐的摩尔比为20～40。
本发明所述的铟盐为氯化铟，所述的烷基胺表面活性剂为十六胺、十八胺或油胺，所述的反应溶剂为吡啶，所述的硫源为二硫化碳。
②三硫化二铟纳米带的合成将反应液移入带有聚四氟乙烯内胆的高压反应釜，在160℃条件下反应24小时，反应结束后，自然冷却到室温，将产物离心分离，用无水乙醇洗涤数次，真空抽干样品，即可以获得二维三硫化二铟纳米带。
本发明的优良效果是①由于采用了烷基胺为表面活性剂，使得三硫化二铟的纳米晶体在生长的过程中达到很好的控制，这为三硫化二铟纳米带的各向异性生长提供了良好的导向作用，而且也对三硫化二铟纳米带起到了较好的保护作用，使之具有很好的均匀性。
②由于本发明采用了化学溶液法反应，原料便宜，操作简单、成本低、效率高，制备的三硫化二铟为二维带状结构，其宽度为50-95纳米，厚度为13±2纳米，长度可达5-8微米。
图1为本发明实施例1所得的三硫化二铟纳米带的物相图谱，其中，(a)为X-射线衍射图谱，(b)为能量散射X-射线图谱。
图2为本发明实施例1所得的三硫化二铟纳米带的电镜照片，其中，(a)为场发射扫描电镜照片，(b)为透射电镜照片，(b)中插图为一个任意纳米带的电子衍射图。
图3为本发明实施例2所得三硫化二铟纳米带的紫外可见光谱和发光光谱。
图4为本发明实施例3所得三硫化二铟纳米带的透射电镜照片。
具体实施例方式
以下通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步描述。下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不限制本发明的范围。
实施例1①在一个100ml的烧杯中，将1mmol的氯化铟、6mmol的十八胺加入到39ml的吡啶中，磁力搅拌30分钟后加入1ml二硫化碳，制备成三硫化二铟的反应液。
②将按照步骤①制备的反应液移入带有50ml聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中，于160℃溶剂热24小时后，反应釜自然冷却到室温，将产物离心分离，用无水乙醇洗涤数次，真空抽干样品，即获得二维三硫化二铟纳米带。
所得到的三硫化二铟纳米带的X-射线衍射图如图1a。由图1a可见所制备的材料为立方晶型的三硫化二铟。图1b是得到三硫化二铟纳米带的能量散射X-射线分析图谱，由图1b可见所制备的材料所含元素为硫和铟，二者原子含量比为2.99∶2，符合三硫化二铟纳米带的化学计量比。图2是得到三硫化二铟纳米带的场发射扫描电镜照片和透射电镜照片。由图2a可见，，制备的三硫化二铟为二维带状结构，其宽度为50-95纳米，厚度为13±2纳米，长度可达5-8微米。图2b中三硫化二铟纳米带的尺寸与图2a相同，且进一步证明所得的三硫化二铟纳米带为单晶结构。
实施例2①在一个100ml的烧杯中，将0.4mmol的氯化铟，3.2mmol的十六胺加入到39ml的吡啶中，磁力搅拌30分钟后加入0.5ml二硫化碳，制备成三硫化二铟的反应液。
②将按照步骤①制备的反应液移入带有50ml聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中，于160℃溶剂热24小时后，反应釜自然冷却到室温，将产物离心分离，用无水乙醇洗涤数次，真空抽干样品，即可以获得几乎与实施例1相同的二维三硫化二铟纳米带。
众所周知，当半导体粒子的尺寸接近于它的激子波尔半径时，材料基本的电学、光学性质将随着其尺寸发生剧烈的改变，即著名的量子尺寸效应。由于三硫化二铟的激子波尔半径为33.8纳米，因此本发明所得的三硫化二铟纳米带将可能表现出明显的尺寸量子效应。图3a是所得三硫化二铟纳米带的室温紫外光谱，相比三硫化二铟体相材料在598左右的光谱吸收，在285-385的发生吸收的三硫化二铟纳米带表现出很强的量子限域效应。图3b是三硫化二铟纳米带的室温发光光谱。在370纳米的激发波长时，三硫化二铟纳米带在434纳米处发生较强的蓝光发射，而体相三硫化二铟却是没有发光性质的材料。因此，本发明合成的三硫化二铟很有可能在显示器方面成为一种潜在的发光体。
实施例3①在一个100ml的烧杯中，将0.4mmol的氯化铟、6mmol的油胺加入到39ml的吡啶中，磁力搅拌30分钟后加入1ml二硫化碳，，制备成三硫化二铟的反应液。
②将按照步骤①制备的反应液移入带有50ml聚四氟乙烯内胆的高压反应釜中，于160℃溶剂热24小时后，反应釜自然冷却到室温，离心分离，用无水乙醇洗涤数次，真空抽干样品。即可以获得二维三硫化二铟纳米带。
图4是所得到的三硫化二铟纳米带的透射电镜照片。由图4可见，该纳米带形状类似于实施例1所得的三硫化二铟纳米带。
权利要求
1.一种三硫化二铟纳米带的制备方法，其特征在于包括以下步骤1)化学反应液的制备将铟盐、烷基胺表面活性剂、硫源混合溶于反应溶剂中，配制成反应液，其中铟盐的浓度为0.01～0.05mol·l-1，表面活性剂与铟盐的摩尔比为6～15，二硫化碳与铟盐的摩尔比为20～40；2)三硫化二铟纳米带的合成将反应液移入带有聚四氟乙烯内胆的高压反应釜，在160℃条件下反应24小时，反应结束后，自然冷却到室温，将产物离心分离，用无水乙醇洗涤数次，真空抽干样品，即获得二维三硫化二铟纳米带。
2.根据权利要求1的三硫化二铟纳米带的制备方法，其特征在于所述的铟盐为氯化铟，所述的烷基胺表面活性剂为十六胺、十八胺或油胺，所述的反应溶剂为吡啶，所述的硫源为二硫化碳。
3.一种采用权利要求1或2的方法制备的三硫化二铟纳米带，其特征在于所述三硫化二铟纳米带的宽度为50-95纳米，厚度为13±2纳米，长度为5-8微米。
全文摘要
本发明涉及一种三硫化二铟纳米带的制备方法，属于纳米材料制备技术领域。以烷基胺为表面活性剂，以有机溶剂为反应介质，采用化学溶剂热法制备三硫化二铟纳米带。首先将铟盐、硫源及烷基胺溶于有机溶剂中，制备反应液，然后将配制好的反应液进行溶剂热处理，即可得到形貌规则的三硫化二铟纳米带。本发明方法简单、成本低，制备的三硫化二铟为二维的带状结构，该纳米带的宽度为50－95纳米，厚度为13±2纳米，长度可达5－8微米。
文档编号C01G1/12GK101037223SQ20071003938
公开日2007年9月19日 申请日期2007年4月12日 优先权日2007年4月12日
发明者杜卫民, 钱雪峰 申请人:上海交通大学