一种室温液相法制备SnSe微米球的方法与流程

本发明涉及SnSe微米球制备技术领域，具体涉及一种室温液相法制备SnSe微米球的方法。

背景技术：

第IV-VI族半导体化合物硒化锡能够形成多种化学计量比的化合物，例如SnSe，SnSe₂以及Sn₂Se₃，其中SnSe和SnSe₂有着比较广泛的应用前景。硒化亚锡(SnSe)是一种重要的半导体材料，禁带宽度大约为0.9eV，具有较好的电学、光学性能，被广泛应用于红外光电仪器和记忆切换开关、全息图的固相介质、锂离子/钠离子电池电极材料的研究、薄膜太阳能电池的吸收材料等方向。因此，对于硒化亚锡的研究是一个热点方向。

据文献报道，材料的尺寸和形貌对于材料的性能(光学性能、电学性能等)有着巨大的影响，因而对于材料结构的调控成为研究者研究的热点。例如，崔啟良等采用电弧法制备了正方形片状结构的硒化亚锡(崔啟良、张健、王秋实等，一种硒化亚锡正方形纳米片及其制备方法，中国专利申请号：201510086479.X)；崔啟良等又采用又采用同样的方法制备了硒化亚锡硒化亚锡纳米球(崔啟良、张健、王秋实等，一种硒化亚锡纳米球的制备方法，中国专利申请号：201510086485.5)；Sheng Liu等采用热注入法，在290℃合成了硒化亚锡单晶纳米线(Solution-Phase Synthesis and Characterization of Single-Crystalline SnSe Nanowires,Angew.Chem.Int.Ed.2011,50,12050–12053)。

目前所报道的硒化锡的合成方法主要分为两类：湿化学法(水热法、溶剂热法、沉淀法、溶胶-凝胶法等)和固相合成法(化学/物理气相沉积、高能球磨等)。但上述制备方法普遍存在反应耗时长，高温/高压环境，产量小，需要添加反应催化剂、表面活性剂，依赖基底生长等特点，这使合成成本过高，制备过程对环境产生二次污染等。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种室温液相法制备SnSe微米球的方法，所制备的SnSe微米球为一种由棒状的小颗粒组装而成的微米球。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种室温液相法制备SnSe微米球的方法，包括以下步骤：

室温条件下，将硒粉加到水合肼中，搅拌至硒粉完全溶解形成酒红色溶液A；取无机锡盐加入上述溶液A中，搅拌至变成浅黄色的溶液B，硒原子与锡离子的摩尔比为1：(1.5～2)；将溶液B搅拌至溶液B逐渐变成黑色；然后，将溶液B离心得到黑色粉体，并用无水乙醇洗涤、烘干得到SnSe微米球。

所述的无机锡盐为SnCl₂·2H₂O。

具体包括以下步骤：

将0.1579～6.316份硒粉加到5～30mL水合肼中，搅拌至硒粉完全溶解形成酒红色溶液A；称取0.2256～9份SnCl₂·2H₂O加入上述溶液A中，搅拌至变成浅黄色的溶液B；将溶液B置于磁力搅拌机上以400～1000r/min的速度搅拌1～6h，后溶液B逐渐变成黑色；然后，将溶液B离心得到黑色粉体，并用无水乙醇反复洗涤、烘干得到SnSe微米球。

硒粉用量为0.6316份；水合肼用量为25mL；SnCl₂·2H₂O用量为1.0份。

所制备的SnSe微米球由纳米棒组装而成，微米球的尺寸为0.5～1μm。

搅拌为磁力搅拌，搅拌速度为400～1000r/min，搅拌时间1～6h。

相对于现有技术，本发明的有益效果体现在：

本发明的制备方法无需高温高压环境，以无机锡盐为锡源，硒粉为硒源，水合肼作为还原剂；室温下反应数小时即可得到产物，且产物为均匀的微米球，由无数纳米棒组装而成。本发明的制备方法简单，重复性高，无需添加任何模板剂和催化剂，室温液相合成既有利于控制产物形貌，又节约了能耗和生成成本，适合大规模生成制造。本发明所制备的SnSe为一种由许多纳米棒组装而成的球。SnSe微米球的尺寸约为0.5～1μm。产物尺寸小，纯度高，预计在电化学领域、半导体领域和光催化领域会有较好的应用。

【附图说明】

图1为实施例3所制备的SnSe的X-射线衍射(XRD)图谱；

图2为实施例3所制备的SnSe微米球的扫描电镜(SEM)照片。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

一种室温液相法制备SnSe微米球的方法，按照重量份数，包括：将0.1579～6.316份硒粉加到5～30mL水合肼中，搅拌至硒粉完全溶解形成酒红色溶液A；称取0.2256～9份SnCl₂·2H₂O加入上述溶液A中，搅拌至变成浅黄色的溶液B；将溶液B置于磁力搅拌机上以400～1000r/min的速度搅拌1～6h，后溶液B逐渐变成黑色。然后，将溶液B离心得到黑色粉体，并用无水乙醇反复洗涤3次烘干得到SnSe微米球。所述硒粉与SnCl₂·2H₂O的摩尔比为1：(1.5～2)。

所制备的SnSe微米球由棒状的小颗粒组装而成，微米球的尺寸约为0.5～1μm。

实施例1

将0.1579g硒粉加到10mL水合肼中，搅拌至硒粉完全溶解形成酒红色溶液A；称取0.2256g SnCl₂·2H₂O加入上述溶液A中，搅拌至变成浅黄色的溶液B；将溶液B置于磁力搅拌机上以500r/min的速度搅拌2h，后溶液B逐渐变成黑色。然后，将溶液B离心得到黑色粉体，并用无水乙醇反复洗涤3次烘干得到SnSe微米球。

实施例2

将0.3158g硒粉加到20mL水合肼中，搅拌至硒粉完全溶解形成酒红色溶液A；称取0.6g SnCl₂·2H₂O加入上述溶液A中，搅拌至变成浅黄色的溶液B；将溶液B置于磁力搅拌机上以800r/min的速度搅拌3h，后溶液B逐渐变成黑色。然后，将溶液B离心得到黑色粉体，并用无水乙醇反复洗涤3次烘干得到SnSe微米球。

实施例3

将0.6316g硒粉加到25mL水合肼中，搅拌至硒粉完全溶解形成酒红色溶液A；称取1.0g SnCl₂·2H₂O加入上述溶液A中，搅拌至变成浅黄色的溶液B；将溶液B置于磁力搅拌机上以900r/min的速度搅拌3h，后溶液B逐渐变成黑色。然后，将溶液B离心得到黑色粉体，并用无水乙醇反复洗涤3次烘干得到SnSe微米球。

用日本理学D/max2000PCX-射线衍射仪分析样品(SnSe微米球)，发现样品与JCPDS编号为65-3811的正交晶系的SnSe结构一致，说明该方法可制得纯相的SnSe。将该样品用场发射扫描电子显微镜(FESEM)进行观察，可以看出所制备的SnSe产物为均匀的0.5～1μm的微米球，且微米球由无数纳米棒组装而成。

实施例4

将1.68g硒粉加到30mL水合肼中，搅拌至硒粉完全溶解形成酒红色溶液A；称取3.2g SnCl₂·2H₂O加入上述溶液A中，搅拌至变成浅黄色的溶液B；将溶液B置于磁力搅拌机上以800r/min的速度搅拌5h，后溶液B逐渐变成黑色。然后，将溶液B离心得到黑色粉体，并用无水乙醇反复洗涤3次烘干得到SnSe微米球。

实施例5

将0.21g硒粉加到20mL水合肼中，搅拌至硒粉完全溶解形成酒红色溶液A；称取0.33g SnCl₂·2H₂O加入上述溶液A中，搅拌至变成浅黄色的溶液B；将溶液B置于磁力搅拌机上以600r/min的速度搅拌4h，后溶液B逐渐变成黑色。然后，将溶液B离心得到黑色粉体，并用无水乙醇反复洗涤3次烘干得到SnSe微米球。

实施例6

将0.1579g硒粉加到5mL水合肼中，搅拌至硒粉完全溶解形成酒红色溶液A；称取0.2256g SnCl₂·2H₂O加入上述溶液A中，搅拌至变成浅黄色的溶液B；将溶液B置于磁力搅拌机上以1000r/min的速度搅拌1h，后溶液B逐渐变成黑色。然后，将溶液B离心得到黑色粉体，并用无水乙醇反复洗涤3次烘干得到SnSe微米球。

实施例7

将6.316g硒粉加到30mL水合肼中，搅拌至硒粉完全溶解形成酒红色溶液A；称取9g SnCl₂·2H₂O加入上述溶液A中，搅拌至变成浅黄色的溶液B；将溶液B置于磁力搅拌机上以800r/min的速度搅拌6h，后溶液B逐渐变成黑色。然后，将溶液B离心得到黑色粉体，并用无水乙醇反复洗涤3次烘干得到SnSe微米球。

总之，本发明采用室温液相法制备了SnSe微米球，微米球由许多纳米棒组装而成。本发明采用的方法非常简单，重复性高，反应无需高温压的环境和大型昂贵设备，大大的节约了能耗和生成成本，而且本发明制备的产物尺寸小，纯度高，预计在电化学领域、半导体领域和光催化领域会有较好的应用。