专利名称：一维氧化锡量子线的溶剂热制备方法
技术领域：
本发明涉及半导体材料领域，尤其涉及一种一维氧化锡量子线的溶剂热制 备方法。
背景技术：
氧化锡作为一种性能优良的n型宽禁带(3.6eV)半导体，它具有高透光性， 低电阻率，高气敏活性等优良性能，是理想的太阳能电池，透明电极，薄膜电 阻和气敏器件材料。
在一维氧化锡纳米材料方面，目前人们对氧化锡纳米线和纳米棒的研究比 较多。YuliangWang (J. AM. CHEM. SOC. 2003, 125,16176-16177)等通过有机 溶剂水解法制备了直径约50nm长度超过30)am的氧化锡纳米线。Qin Kuang (J. AM. CHEM. SOC. 2007, 129， 6070-6071)等通过CVD法制备了延
方向生长 的氧化锡纳米线。NahongZhao (Chem. Mater. 2008, 20, 2612-2614)等通过溶胶 凝胶法在阳极氧化铝薄膜上制备了氧化锡纳米线整列。Dongfeng Zhang (Adv. Mater. 2003, 15,No.l2,Jun 17， 1022-1025)等通过水热法制备了氧化锡纳米棒.
当材料尺度达到10nm以下时，开始表现出明显的量子效应。量子线材料的 电子态密度分别呈现出一系列孤立的尖峰形状和线形状，因而量子线材料比量 子阱材料更容易达到激光作用所必须的粒子数反转，故更适于制作激光器，而 对量子阱材料则需要考虑整个子带的填充。由于量子线比量子阱有更大的量子 限制效应，用量子线材料制作的激光器将降低其阈值电流密度，提高直接调制 速度，使光谱线变窄，降低阈值电流对温度的敏感性。利用量子线控制杂质散 射的原理，可以制成量子线沟道场效应晶体管(FET)，单模量子线可制作量子干 涉FET和布喇格反射量子干涉FET等电子干涉效应器件。但是目前各种方法所制 得的一维氧化锡材料的直径大都是超过10nm的，而对达到量子级别的氧化锡量 子线的研究却未见报导。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种一维氧化锡量子线的溶剂 热制备方法。
一维氧化锡量子线的溶剂热制备方法包括如下步骤
1)在剧烈搅拌下，将五水四氯化锡加入到8 12mL预加热到80 100°C 的油酸中，搅拌反应30 60分钟，五水四氯化锡的摩尔浓度为0.1 0.3mol/L;2) 加入十二胺和无水乙醇，油酸十二胺的摩尔比为l: 1 2: 1，无水乙 醇的体积浓度为10 40%，继续搅拌，获得前躯体溶液；
3) 将前躯体溶液移入不锈钢反应釜内密封，加热反应5 10小时，反应温
度为150 200'C，然后自然冷却到室温；
4) 将反应产物用乙醇离心洗涤2 3次；
5) 将洗涤过的产物放入烘箱，干燥5 8小时，干燥温度为80 10(TC，获 得一维氧化锡量子线。
本发明与现有技术相比具有的有益效果
1) 制备的一维氧化锡量子线直径小，为3 7nm;均一性好；为典型的金 红石结构了类型；
2) 制备的一维氧化锡量子线的长径比最大超过20，在液相法制得的量子线 材料中是长径比很高的了；
3) 制得的氧化锡量子线材料结晶性良好，所以不需要进一步的热处理，进 而降低了能耗；
4) 采用的是溶剂热法，工艺简单，成本低，重复性好，适于工业化生产。
图1为实施例1通过溶剂热法获得的一维氧化锡量子线的X射线衍射图，
所有衍射峰都是氧化锡的特征峰；
图2为实施例1通过溶剂热法获得的一维氧化锡量子线的透射电镜照片； 图3为实施例2通过溶剂热法获得的一维氧化锡量子线的X射线衍射图，
所有衍射峰都是氧化锡的特征峰；
图4为实施例2通过溶剂热法获得的一维氧化锡量子线的透射电镜照片。 图5为实施例3通过溶剂热法获得的一维氧化锡量子线的X射线衍射图，
所有衍射峰都是氧化锡的特征峰；
图6为实施例3通过溶剂热法获得的一维氧化锡量子线的透射电镜照片。 图7为实施例4通过溶剂热法获得的一维氧化锡量子线的X射线衍射图，
所有衍射峰都是氧化锡的特征峰；
图8为实施例4通过溶剂热法获得的一维氧化锡量子线的透射电镜照片。 图9为实施例5通过溶剂热法获得的一维氧化锡量子线的X射线衍射图，
所有衍射峰都是氧化锡的特征峰；
图10为实施例5通过溶剂热法获得的一维氧化锡量子线的透射电镜照片。
具体实施方式
实施例1
准确量取12rnL油酸置于圆底烧瓶中，然后将烧瓶置于8(TC水浴中加热， 称取1.211111101五水四氯化锡加入到强力搅拌下的油酸中，搅拌反应30分钟。然 后量取6mL十二胺和2mL无水乙醇加入烧瓶中搅拌获得棕褐色的均一前躯体溶 液。将前躯体溶液移入不锈钢反应釜内密封，加热反应5小时，反应温度为200°C ， 然后自然冷却到室温；将反应产物用乙醇离心洗涤2次；将洗涤过的产物放入 烘箱，干燥5小时，干燥温度为8(TC，获得产品保存。图1为产物的X射线衍 射图，该图表明所得产物为典型的氧化锡四方金红石结构，衍射峰明显宽化。 图2是产物的透射电镜照片，可见所得氧化锡量子线直径约为5nm，平均长径 比超过10。
实施例2
准确量取9mL油酸置于圆底烧瓶中，然后将烧瓶置于8(TC水浴中加热，称 取1.8mmol五水四氯化锡加入到强力搅拌下的油酸中，搅拌反应45分钟。然后 量取9mL十二胺和2mL无水乙醇加入烧瓶中搅拌获得棕褐色的均一前躯体溶 液。将前躯体溶液移入不锈钢反应釜内密封，加热反应5小时，反应温度为20(TC， 然后自然冷却到室温；将反应产物用乙醇离心洗涤3次；将洗涤过的产物放入 烘箱，干燥8小时，干燥温度为IO(TC，获得产品保存。图3为产物的X射线 衍射图，该图表明所得产物为典型的氧化锡四方金红石结构，衍射峰明显宽化。 图4是产物的透射电镜照片，可见所得氧化锡量子线直径约为4nm，平均长径 比超过12。
实施例3
准确量取9mL油酸置于圆底烧瓶中，然后将烧瓶置于8(TC水浴中加热，称 取2.7mmol五水四氯化锡加入到强力搅拌下的油酸中，搅拌反应60分钟。然后 量取9mL十二胺和2mL无水乙醇加入烧瓶中搅拌获得棕褐色的均一前躯体溶 液。将前躯体溶液移入不锈钢反应釜内密封，加热反应5小时，反应温度为200°C ， 然后自然冷却到室温；将反应产物用乙醇离心洗涤3次；将洗涤过的产物放入 烘箱，干燥6.5小时，干燥温度为9(TC，获得产品保存。图5为产物的X射线 衍射图，该图表明所得产物为典型的氧化锡四方金红石结构，衍射峰明显宽化。 图6是产物的透射电镜照片，可见所得氧化锡量子线直径约为7nm，平均长径 比超过10。
实施例4
准确量取lOmL油酸置于圆底烧瓶中，然后将烧瓶置于9(TC水浴中加热，称取lmmol五水四氯化锡加入到强力搅拌下的油酸中，搅拌反应30分钟。然后 量取5mL十二胺加入烧瓶中搅拌获得棕褐色的均一前躯体溶液。加热到150°C 保持7.5个小时然后自然冷却到室温。将溶剂热产物用无水乙醇离心洗涤2次。 将洗涤过的产物放入烘箱，干燥8小时，干燥温度为8(TC。图7为产物的X射 线衍射图，该图表明所得产物为典型的氧化锡四方金红石结构，衍射峰明显宽 化。图8是产物的透射电镜照片，可见所得氧化锡量子线直径约为4nm，平均 长径比超过17。 实施例5
准确量取8mL油酸置于圆底烧瓶中，然后将烧瓶置于IO(TC水浴中加热， 称取0.8mmol五水四氯化锡加入到强力搅拌下的油酸中，搅拌反应30分钟。然 后量取4mL十二胺和8mL无水乙醇加入烧瓶中搅拌获得棕褐色的均一前躯体溶 液。将前躯体溶液移入不锈钢反应内釜密封，加热到18(TC保持10个小时然后 自然冷却到室温。将溶剂热产物用无水乙醇离心洗涤3次。将洗涤过的产物放 入烘箱，干燥5小时，干燥温度为8CTC。图9为产物的X射线衍射图，该图表 明所得产物为典型的氧化锡四方金红石结构，衍射峰明显宽化。图10是产物的 透射电镜照片，可见所得氧化锡量子线直径约为3nm，平均长径比超过20。
权利要求
1一种一维氧化锡量子线的溶剂热制备方法，其特征在于包括如下步骤1)在剧烈搅拌下，将五水四氯化锡加入到8～12mL预加热到80～100℃的油酸中，搅拌反应30～60分钟，五水四氯化锡的摩尔浓度为0.1～0.3mol/L；2)加入十二胺和无水乙醇，油酸十二胺的摩尔比为1∶1～2∶1，无水乙醇的体积浓度为10～40％，继续搅拌，获得前躯体溶液；3)将前躯体溶液移入不锈钢反应釜内密封，加热反应5～10小时，反应温度为150～200℃，然后自然冷却到室温；4)将反应产物用乙醇离心洗涤2～3次；5)将洗涤过的产物放入烘箱，干燥5～8小时，干燥温度为80～100℃，获得一维氧化锡量子线。
全文摘要
本发明公开了一种一维氧化锡量子线的溶剂热制备方法。包括如下步骤1)在剧烈搅拌下，将五水四氯化锡加入到8～12mL预加热到80～100℃的油酸中，搅拌反应30～60分钟，五水四氯化锡的摩尔浓度为0.1～0.3mol/L；2)加入十二胺和无水乙醇，油酸∶十二胺的摩尔比为1∶1～2∶2，无水乙醇的体积浓度为10～40％，继续搅拌，获得前躯体溶液；3)将前躯体溶液移入不锈钢反应釜内密封，加热反应5～10小时，反应温度为150～200℃，然后自然冷却到室温；4)将反应产物用乙醇离心洗涤2～3次；5)将洗涤过的产物放入烘箱，干燥5～8小时，干燥温度为80～100℃，获得产品保存。本发明具有工艺简单、生产周期短、成本低及适合大规模生产等特点。
文档编号C01G9/02GK101602520SQ20091010082
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月13日 优先权日2009年7月13日
发明者俞中平, 博 刘, 波 叶, 伟 孔, 王智宇, 石新超, 翁晶晶 申请人:浙江大学