一种金属-硫属半导体材料、其制备方法和用图
【专利摘要】本发明提供了一种金属?硫属半导体材料、其制备方法和用途，该金属?硫属半导体材料包括金属?硫属半导体晶体，金属?硫属半导体晶体的三维尺度至少一个尺度为1?100纳米，金属?硫属半导体晶体为纳米片或纳米立方体，纳米片具有原子级厚度，纳米立方体暴露晶面为{100}晶面。所述金属?硫属半导体材料属于纳米半导体晶体材料，粒径均一，形貌及大小可控，性能好，其制备方法所需的原料物种较少，反应条件温和，产率高，适于工业化应用。
【专利说明】
一种金属-硫属半导体材料、其制备方法和用途
技术领域
[0001]本发明属于半导体纳米材料与新能源技术领域，涉及一种金属-硫属半导体材料、其制备方法和用途。
【背景技术】
[0002]金属-硫属半导体具有优异的能量转化和存储功能，并广泛应用于人类的生产、生活和科学研究中，而金属-硫属半导体纳米晶体的能力转化和存储性能则更为突出。
[0003]近年来，金属-硫属半导体纳米晶体的制备和应用备受人们的关注，通过简单、绿色的工艺合成形貌可控、单分散性好、产量高、性能优异的金属-硫属半导体纳米材料一直是人们研究的重点。
[0004]CN 104418311A公开了一种Cu2-xSe纳米晶片的制备方法，包括以下制备过程:⑴配制铜前躯体溶液;⑵配制砸前驱体溶液;⑶注入回流，出现Cu2-xSe纳米晶片；⑷对Cu2-xSe纳米晶片进行洗涤、液体脱离，得到Cu2-xSe纳米晶片。但是，该Cu2-xSe纳米晶片的尺寸较大，并且没有公开其厚度。
[0005]CN 104692341A公开了一种砸化亚锡正方形纳米片，主要成分是Sn和Se，二者摩尔比例为1:1，纳米片由正交晶体结构的SnSe构成，呈规则的正方形片状;纳米片的边长约为200-400nm，厚度约为20-30nm。但是该纳米片的制备工艺条件苛刻。
[0006]不同尺寸与形貌的硫属半导体材料的能量转化与存储性能存在较大的差异，其相应的纳米晶体能量存储与转化性往往能更为优异。但这类金属-硫属半导体纳米晶体的制备工艺相对复杂或可控性较差或难以实现规模化工业生产。
【发明内容】
[0007]针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种金属-硫属半导体材料、其制备方法和用途，所述金属-硫属半导体材料属于纳米半导体材料，粒径均一，形貌及大小可控，性能好，其制备方法所需的原料物种较少，反应条件温和，产率高，适于工业化应用。
[0008]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0009]本发明的目的之一在于提供一种金属-硫属半导体材料，包括金属-硫属半导体晶体，所述金属-硫属半导体晶体的三维尺度至少一个尺度为1-100纳米，所述金属-硫属半导体晶体为纳米片或纳米立方体，所述纳米片具有原子级厚度，所述纳米立方体暴露晶面为{100}晶面。
[0010]所述金属-硫属半导体晶体的三维尺度至少一个尺度为1-100纳米，如2纳米、5纳米、10纳米、20纳米、30纳米、40纳米、50纳米、60纳米、70纳米、80纳米或90纳米等。
[0011 ] 所述纳米片的厚度为1-10纳米，如2纳米、3纳米、4纳米、5纳米、6纳米、7纳米、8纳米或9纳米等。
[0012]优选地，所述纳米片的大小为50-200纳米，如55纳米、60纳米、65纳米、70纳米、80纳米、100纳米、120纳米、130纳米、15 O纳米或180纳米等。
[0013]所述纳米立方体的大小为10-50纳米，如12纳米、15纳米、20纳米、22纳米、25纳米、30纳米、35纳米、40纳米或45纳米等。
[0014]所述金属-硫属半导体晶体中的金属元素为过渡金属或第三至第五主族金属中的任意一种或至少两种的组合。所述第三至第五主族金属为第三主族金属、第四主族金属和第五主族金属。
[0015]优选地，所述金属-硫属半导体晶体中的金属元素为Sn(锡)、Pb(铅)、Fe(铁)或Cu(铜)中的任意一种或至少两种的组合。典型但非限制性的组合如Sn与Pb，Fe与Cu，Pb与Fe，Sn、Pb与Fe，Pb、Fe与Cu。
[0016]优选地，所述金属硫属化合物中的硫属元素为S(硫)、Se(砸)或Te(碲)中的任意一种或至少两种的组合。典型但非限制性的组合如S与Se，S与Te，S、Se与Te。
[0017]优选地，所述金属-硫属半导体晶体为SnSe纳米片、PbSe纳米立方体或Cu2-xSe纳米片，其中X为0-0.2，并且不包括O，如0.05、0.1或0.015等。
[0018]本发明提供的金属-硫属半导体材料由于具有丰富的晶界和表面缺陷，其热电优值和能量转化效率高。
[0019]本发明的目的之二在于提供一种如上所述的晶体材料的制备方法，所述方法包括如下步骤:
[0020](I)将金属元素前驱物和硫属元素前驱物溶于具有弱还原性的有机溶剂中，得到前驱物溶液；
[0021 ] (2)将表面活性剂加入前驱物溶液中，加热进行水热反应，得到反应产物；
[0022](3)将反应产物进行固液分离，得到固相产物，将固相产物进行后处理即得到所述金属-硫属半导体材料。
[0023]步骤(I)所述金属元素前驱物与硫属元素前驱物的摩尔比为1:2-5:1，如1: 1、1.5:
1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1或4.5:1等。
[0024]优选地，步骤(I)所述金属元素前驱物中的金属元素为过渡金属或第三至第五主族金属中的任意一种或至少两种的组合。所述第三至第五主族金属为第三主族金属、第四主族金属和第五主族金属。典型但非限制性的金属元素组合为过渡金属与第三主族金属，过渡金属与第五主族金属，第三主族金属与第四主族金属，第三主族金属、第四主族金属与第五主族金属。
[0025]优选地，步骤(I)所述金属元素前驱物中的金属元素为Sn(锡)、Pb(铅)、Fe(铁)或Cu(铜)中的任意一种或至少两种的组合。典型但非限制性的组合如Sn与Pb，Fe与Cu，Pb与Fe，Sn、Pb与Fe，Pb、Fe与Cu。
[0026]优选地，步骤(I)所述金属元素前驱物为二价至四价金属的化合物，如二价金属的化合物，三价金属的化合物或四价金属的化合物。
[0027]优选地，所述二价至四价金属的化合物为二价金至四价属的氯化物、二价至四价金属的溴化物、二价至四价金属的碘化物或二价至四价金属的硫酸盐中的任意一种或至少两种的组合。典型但非限制性的组合如二价至四价金属的氯化物与二价至四价金属的溴化物，二价至四价金属的碘化物与二价至四价金属的硫酸盐，二价至四价金属的溴化物与二价至四价金属的碘化物，二价至四价金属的溴化物、二价至四价金属的碘化物与二价至四价金属的硫酸盐。
[0028]优选地，步骤(I)所述金属元素前驱物为SnCl4(氯化锡)、SnCl2(氯化亚锡)、PbCl2(氯化铅)、FeCl2(氯化亚铁)、FeCl3(氯化铁)或CuCl2(氯化铜)中的任意一种或只至少两种的组合。典型但非限制性的组合如SnCl4与SnCl2 ,PbCl2与FeCl2 ,FeCl3与CuCl2，SnCl2、PbCl2与 FeCl2，PbCl2、FeCl2 与 01(:12，311(:14、311(:12、？13(:12与卩6(:13。
[0029]优选地，步骤(I)所述硫属元素前驱物中的硫属元素为S(硫)、Se(砸)或Te(碲)中的任意一种或至少两种的组合。典型但非限制性的组合如S与Se，S与Te，S、Se与Te。
[0030]优选地，步骤(I)所述硫属元素前驱物为硫属元素单质粉末和/或负二价的硫属元素化合物。
[0031]优选地，所述硫属元素粉末为硫粉、砸粉或碲粉中的任意一种或至少两种的组合。典型但非限制性的组合如硫粉与砸粉，硫粉与碲粉，硫粉、砸粉与碲粉。
[0032]优选地，所述负二价的硫属元素化合物为硫属元素与钠和/或钾的化合物。
[0033]优选地，所述负二价的硫属元素化合物为Na2S(硫化钠)、Na2Se(砸化钠)、Na2Te(碲化钠)、K2S(硫化钾),K2Se (砸化钾)SK2Te(硫化钾)中的任意一种或至少两种的组合。典型但非限制性的组合如Na2S(硫化钠)与Na2Se(砸化钠)，Na2Te(碲化钠)、K2S(硫化钾)与K2Se(砸化钾)，Na2S(硫化钠)、Na2Se (砸化钠)与K2Te (硫化钾)。
[0034]优选地，步骤(I)所述具有弱还原性的有机溶剂为胺类化合物、含有多元羟基的醇类、醛类或羧酸中的任意一种或至少两种的组合。典型但非限制性的组合如胺类化合物与含有多元羟基的醇类，醛类与羧酸，胺类化合物、含有多元羟基的醇类与醛类，含有多元羟基的醇类、醛类与羧酸。
[0035]优选地，步骤(I)所述具有弱还原性的有机溶剂为油胺、乙胺、乙二醇或油酸中的任意一种或至少两种的组合。典型但非限制性的组合如油胺与乙胺，乙二醇与油酸，乙胺、乙二醇与油酸，油胺、乙胺与乙二醇，油胺、乙胺、乙二醇与油酸。
[0036]优选地，步骤(I)所述具有弱还原性的有机溶剂与金属元素前驱物的液固比为(5-100):1，如8:1、10:1、20:1、30:1、50:1、70:1、80:1或90:1等。
[0037]步骤(2)所述表面活性剂为六甲基二硅胺、十六烷基三甲基氯化铵、聚乙烯吡咯烷酮或苯磺酸钠中的任意一种或至少两种的组合。典型但非限制性的组合如六甲基二硅胺与十六烷基三甲氯化铵，聚乙烯吡咯烷酮与苯磺酸钠，十六烷基三甲氯化铵、聚乙烯吡咯烷酮与苯磺酸钠。
[0038]优选地，步骤(2)所述表面活性剂与步骤(I)所述具有弱还原性的有机溶剂的体积比为1: (5-50)，如1:8、1:10、1:15、1:20、1:25、1:30、1:35、1:40或1:45等。
[0039]优选地，步骤(2)所述加热的温度为80-300°C，如85 °C、100 °C、105 °C、110 °C、120°C、130 °C、150 °C、180 °C、200 °C、220 °C、250 °C 或280 °C 等。
[0040]优选地，步骤(2)所述反应在搅拌下进行。
[0041 ]优选地，步骤(2)所述反应的时间为1-1211，如211、311、411、511、611、711、811、1011或1111等。
[0042]优选地，步骤(2)所述反应在油浴或水浴条件下进行。
[0043 ]步骤(3)所述固液分离的方式为离心分离。
[0044]优选地，所述离心分离的转速为1000-15000印111，如1500印111、2000印111、3000印111、4000rpm、5000rpm、8000rpm、1000rpm、12000rpm、13000rpm或14000rpm等。
[0045]优选地，所述离心分离的时间为5_30min，如6min、8min、lOmin、12min、15min、18min、20min、25min 或 28min 等。
[0046]优选地，步骤(3)所述后处理为:将固相产物洗涤，并进行固液分离。
[0047]优选地，所述洗涤使用的洗涤剂为醇类溶剂和/或酮类溶剂。
[0048]优选地，所述醇类溶剂为甲醇和/或乙醇。
[0049]优选地，所述酮类溶剂为丙酮。
[0050]优选地，所述固液分离的方式为离心分离。
[0051]作为优选的技术方案，所述方法包括如下步骤:
[0052](I)将金属元素前驱物和硫属元素前驱物溶于具有弱还原性的有机溶剂中，得到前驱物溶液，其中，金属元素前驱物与硫属元素前驱物的摩尔比为1:2-1: 5，具有弱还原性的有机溶剂与金属元素前驱物的液固质量比为(5-100):1;
[0053](2)将表面活性剂加入前驱物溶液中，表面活性剂与具有弱还原性的有机溶剂的体积比为I: (5-50)，混合后加热至80-300°C，在搅拌条件下进行加热反应l_12h，得到反应产物；
[0054](3)将反应产物在1000-15000rpm下离心5-30min，去上清液，得到固相产物，将固相产物用醇类和/或酮类溶剂洗涤，离心，得到所述金属-硫属半导体材料。
[0055]本发明提供的制备方法可通过控制制备条件(如反应温度、反应物浓度等)调控制得的金属-硫属半导体晶体的形貌和大小，并且所述制备方法得到的金属硫属化合物的产率高。另外，所述制备方法使用的原料种类少，条件温和，制备周期短，适宜工业化应用。
[0056]本发明的目的之三在于提供一种如上所述的金属硫属半化合物导体材料的用途，其用于能量转换(如热电，光伏等)、能量储存(锂电池、锂离子电池、钠电池等)或催化(光催化、光电催化)等领域。
[0057]本发明提供的金属硫属半导体材料具有优异的热电优值和能量转化率，其可广泛应用于领域。
[0058]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
[0059]本发明提供的金属-硫属半导体材料相对于块体材料具有丰富的晶界和表面缺陷，从而对不同波段的声子具有较强的散射，进而降低材料的热导，因此，所述金属-硫属半导体材料具有较高的热电性能，其热电优值和能量转化率相对于相应的块体材料有不同程度的提尚；
[0060]本发明提供的金属-硫属半导体材料属于纳米半导体晶体材料，其单分散性好，形貌、大小可控；
[0061]本发明提供的金属-硫属半导体材料的制备方法，工艺简单、反应迅速、条件温和，并且产率高，以金属元素计算产率可达90%以上，易实现低成本产业化生产。
【附图说明】
[0062]图1是实施例1提供的SnSe超薄纳米片的扫描电镜图。
[0063]图2是实施例4提供的PbSe纳米立方体的扫描电镜图。
[0064]图3是实施例7提供的Cu2-xSe超薄纳米片的扫描电镜图。
【具体实施方式】
[0065]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明实施例的保护范围。
[0066]实施例1
[0067]一种SnSe超薄纳米片，其扫描电镜图片如图1所示，从图中可以看出，所述SnSe超薄纳米片大小为50-200纳米，厚度为1-10纳米。
[0068]其制备方法包括以下步骤:
[0069](I)在反应容器中加入4g的Se单质粉末、8g的SnCl2粉末和30mL的油胺，混合后，得到前驱物溶液；
[0070](2)在搅拌条件下，向前驱物溶液中加入50mL的六甲基二硅胺(HMDS)，加热到150°C，搅拌条件下进行水热反应8个小时，得到反应产物；
[0071 ] (3)将反应产物在1000rpm下离心1min，离心结束后，去上清，沉淀用乙醇与丙酮混合物(任意比例混合)或丙酮洗涤数次，离心后，得到SnSe超薄纳米片(也可重悬与水或其他有机溶剂中)。
[0072]经计算，所述SnSe超薄纳米片的产率为92%。
[0073]实施例2
[0074]一种SnSe超薄纳米片，所述SnSe超薄纳米片大小为50-200纳米，厚度为1-10纳米。
[0075]其制备方法包括以下步骤:
[0076](I)在反应容器中加入0.0Olg的Se单质粉末、1g的SnCl2粉末和1mL的油胺，混合后，得到前驱物溶液；
[0077](2)在搅拌条件下，向前驱物溶液中加入0.0ImL的六甲基二硅胺(HMDS)，加热到80°C，搅拌条件下进行水热反应12个小时，得到反应产物；
[0078](3)将反应产物在15000rpm下离心30min，离心结束后，去上清，沉淀用乙醇与丙酮混合物(任意比例混合)或丙酮洗涤数次，离心后，得到SnSe超薄纳米片(也可重悬与水或其他有机溶剂中)。
[0079]经计算，所述SnSe超薄纳米片的产率为92%。
[0080]实施例3
[00811 一种SnSe超薄纳米片，所述SnSe超薄纳米片大小为50-200纳米，厚度为1-10纳米。
[0082]其制备方法包括以下步骤:
[0083](I)在反应容器中加入1g的Se单质粉末、0.0Olg的SnCl2粉末和100mL的油胺，混合后，得到前驱物溶液；
[0084](2)在搅拌条件下，向前驱物溶液中加入10mL的六甲基二硅胺(HMDS)，加热到300°C，搅拌条件下进行水热反应12个小时，得到反应产物；
[0085](3)将反应产物在100rpm下离心5min，离心结束后，去上清，沉淀用乙醇与丙酮混合物(任意比例混合)或丙酮洗涤数次，离心后，得到SnSe超薄纳米片(也可重悬与水或其他有机溶剂中)。
[0086]经计算，所述SnSe超薄纳米片的产率为92%。
[0087]实施例4
[0088]一种PbSe纳米颗粒，其扫描电镜图像如图2所示，所述PbSe纳米颗粒的形貌为{100}封闭的立方体，其大小为20-50纳米。
[0089]其制备方法包括如下步骤:
[0090](I)在反应容器中加入0.5g的Se单质粉末、5g的PbCl2粉末和500mL的油胺，混合后，得到前驱物溶液；
[0091](2)在搅拌条件下，向前驱物溶液中加入80mL的六甲基二硅胺(HMDS)，加热至200°C，搅拌条件下进行水热反应8个小时，得到反应产物；
[0092](3)将反应产物在12000rpm下离心15min，离心结束后，去上清，沉淀用乙醇与丙酮混合物(任意比例混合)或丙酮洗涤数次，离心，得到PbSe纳米颗粒(也可重悬与水或其他有机溶剂中)。
[0093]经计算，所述PbSe纳米颗粒的产率为95%。
[0094]实施例5
[0095]一种PbSe纳米颗粒，所述PbSe纳米颗粒的形貌为{100}封闭的立方体，其大小为20-50纳米。
[0096]其制备方法包括如下步骤:
[0097](I)在反应容器中加入0.0Olg的Se单质粉末、0.0Olg的PbCl2粉末和1mL的油胺，
混合后，得到前驱物溶液；
[0098](2)在搅拌条件下，向前驱物溶液中加入0.0ImL的六甲基二硅胺(HMDS)，加热至300°C，搅拌条件下进行水热反应I个小时，得到反应产物；
[00"] (3)将反应产物在15000rpm下离心30min，离心结束后，去上清，沉淀用乙醇与丙酮混合物(任意比例混合)或丙酮洗涤数次，离心，得到PbSe纳米颗粒(也可重悬与水或其他有机溶剂中)。
[0100]经计算，所述PbSe纳米颗粒的产率为95%。
[0101]实施例6
[0102]—种PbSe纳米颗粒，所述PbSe纳米颗粒的形貌为{100}封闭的立方体，其大小为20-50纳米。
[0103]其制备方法包括如下步骤:
[0104](I)在反应容器中加入1g的Se单质粉末、1g的PbCl2粉末和100mL的油胺，混合后，得到前驱物溶液；
[0105](2)在搅拌条件下，向前驱物溶液中加入10mL的六甲基二硅胺(HMDS)，加热至300°C，搅拌条件下进行水热反应12个小时，得到反应产物；
[0106](3)将反应产物在100rpm下离心5min，离心结束后，去上清，沉淀用乙醇与丙酮混合物(任意比例混合)或丙酮洗涤数次，离心，得到PbSe纳米颗粒(也可重悬与水或其他有机溶剂中)。
[0107]经计算，所述PbSe纳米颗粒的产率为95%。
[0108]实施例7
[0109]—种Cu2-xSe(x的值为0-0.2，不包括O)超薄纳米片，其扫描电镜图片如图3所示，从图中可以看出，纳米片的大小为50-200纳米，厚度为1-10纳米。
[0110]其制备方法包括如下步骤:
[0111](I)在反应容器中加入2g的Se单质粉末、6g的CuCl2粉末和300mL的油胺，混合后，得到前驱物溶液；
[0112](2)在搅拌条件下，向前驱物溶液中加入60mL的六甲基二硅胺(HMDS)，加热至200°C，搅拌条件下进行水热反应5个小时，得到反应产物；
[0113](3)将反应产物在9000rpm下离心12min，离心结束后，去上清，沉淀用乙醇与丙酮混合物(任意比例混合)或丙酮洗涤数次，离心，得到Cu2-xSe超薄纳米片(也可重悬与水或其他有机溶剂中)。
[0114]经计算，所述Cu2-xSe超薄纳米片的产率为90%。
[0115]实施例8
[0116]一种Cu2-xSe(X的值为0-0.2，不包括O)超薄纳米片，纳米片的大小为50-200纳米，厚度为1-10纳米。
[0117]其制备方法包括如下步骤:
[0118](I)在反应容器中加入0.0Olg的Se单质粉末、0.0Olg的CuCl2粉末和1mL的油胺，
混合后，得到前驱物溶液；
[0119](2)在搅拌条件下，向前驱物溶液中加入0.0lmL的六甲基二硅胺(HMDS)，加热至300°C，搅拌条件下进行水热反应I个小时，得到反应产物；
[0? 20] (3)将反应产物在15000rpm下离心30min，离心结束后，去上清，沉淀用乙醇与丙酮混合物(任意比例混合)或丙酮洗涤数次，离心，得到Cu2-xSe超薄纳米片(也可重悬与水或其他有机溶剂中)。
[0121 ] 经计算，所述Cu2-xSe超薄纳米片的产率为90%。
[0122]实施例9
[0123]一种Cu2-xSe(X的值为0-0.2，不包括O)超薄纳米片，纳米片的大小为50-200纳米，厚度为1-10纳米。
[0124]其制备方法包括如下步骤:
[0125](I)在反应容器中加入1g的Se单质粉末、1g的CuCl2粉末和100mL的油胺，混合后，得到前驱物溶液；
[0126](2)在搅拌条件下，向前驱物溶液中加入10mL的六甲基二硅胺(HMDS)，加热至80°C，搅拌条件下进行水热反应12个小时，得到反应产物；
[0127](3)将反应产物在100rpm下离心5min，离心结束后，去上清，沉淀用乙醇与丙酮混合物(任意比例混合)或丙酮洗涤数次，离心，得到Cu2-xSe超薄纳米片(也可重悬与水或其他有机溶剂中)。
[0128]经计算，所述CU2-xSe超薄纳米片的产率为90%。
[0129]将实施例1-9中的Sn、Pb或Cu替换为其它的过渡金属元素或第三至第五主族金属元素，将Se替换为其它的硫属元素，采用实施例1-9之一所述的方法，同样可得到本发明所述的金属-硫属半导体材料。
[0130]
【申请人】声明，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【主权项】
1.一种金属-硫属半导体材料，包括金属-硫属半导体晶体，其特征在于，所述金属-硫属半导体晶体的三维尺度至少一个尺度为1-100纳米，所述金属-硫属半导体晶体为纳米片或纳米立方体，所述纳米片具有原子级厚度，所述纳米立方体暴露晶面为{100}晶面。2.根据权利要求1所述的半导体材料，其特征在于，所述纳米片的厚度为1-10纳米； 优选地，所述纳米片的大小为50-200纳米。3.根据权利要求1或2所述的半导体材料，其特征在于，所述纳米立方体的大小为10-50nmo4.根据权利要求1-3之一所述的半导体材料，其特征在于，所述金属-硫属半导体晶体中的金属元素为过渡金属或第三至第五主族金属中的任意一种或至少两种的组合； 优选地，所述金属-硫属半导体晶体中的金属元素为Sn、Pb、Fe或Cu中的任意一种或至少两种的组合； 优选地，所述金属硫属化合物中的硫属元素为S、Se或Te中的任意一种或至少两种的组合； 优选地，所述金属-硫属半导体晶体为SnSe纳米片、PbSe纳米立方体或Cu2-xSe纳米片，其中X为0-0.2，并且不包括O。5.根据权利要求1-4之一所述的半导体材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: (1)将金属元素前驱物和硫属元素前驱物溶于具有弱还原性的有机溶剂中，得到前驱物溶液； (2)将表面活性剂加入前驱物溶液中，加热进行反应，得到反应产物； (3)将反应产物进行固液分离，得到固相产物，将固相产物进行后处理即得到所述金属-硫属半导体材料。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(I)所述金属元素前驱物与硫属元素前驱物的摩尔比为1:2-5:1; 优选地，步骤(I)所述金属元素前驱物中的金属元素为过渡金属或第三至第五主族金属中的任意一种或至少两种的组合； 优选地，步骤(I)所述金属元素前驱物中的金属元素为Sn、Pb、Fe或Cu中的任意一种或至少两种的组合； 优选地，步骤(I)所述金属元素前驱物为二价至四价金属的化合物； 优选地，所述二价至四价金属的化合物为二价至四价金属的氯化物、二价至四价金属的溴化物、二价至四价金属的碘化物或二价至四价金属的硫酸盐中的任意一种或至少两种的组合； 优选地，步骤(I)所述金属元素前驱物为SnCl4、SnCl2、PbCl2、FeCl2、FeCl3或CuCl2中的任意一种或只至少两种的组合； 优选地，步骤(I)所述硫属元素前驱物中的硫属元素为S、Se或Te中的任意一种或至少两种的组合； 优选地，步骤(I)所述硫属元素前驱物为硫属元素单质粉末和/或负二价硫属元素的化合物； 优选地，所述硫属元素粉末为硫粉、砸粉或碲粉中的任意一种或至少两种的组合； 优选地，所述负二价硫属元素的化合物为硫属元素与钠和/或钾的化合物； 优选地，所述负二价硫属元素的化合物为他23、似236、他2了6、1(23、1(236或1(2了6中的任意一种或至少两种的组合； 优选地，步骤(I)所述具有弱还原性的有机溶剂为胺类化合物、含有多元羟基的醇类、醛类或羧酸中的任意一种或至少两种的组合； 优选地，步骤(I)所述具有弱还原性的有机溶剂为油胺、乙胺、乙二醇或油酸中的任意一种或至少两种的组合； 优选地，步骤(I)所述具有弱还原性的有机溶剂与金属元素前驱物的液固质量比为(5-100):lo7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述表面活性剂为六甲基二硅胺、十六烷基三甲基氯化铵、聚乙烯吡咯烷酮或苯磺酸钠中的任意一种或至少两种的组合； 优选地，步骤(2)所述表面活性剂与步骤(I)所述具有弱还原性的有机溶剂的体积比为1:(5-50); 优选地，步骤(2)所述加热的温度为80-300 0C ； 优选地，步骤(2)所述反应在搅拌下进行； 优选地，步骤(2)所述反应的时间为1-12h; 优选地，步骤(2)所述反应在油浴或水浴条件下进行。8.根据权利要求5-7之一所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述固液分离的方式为离心分离； 优选地，所述离心分离的转速为1000-15000rpm; 优选地，所述离心分离的时间为5-30min ； 优选地，步骤(3)所述后处理为:将固相产物洗涤，并进行固液分离； 优选地，所述洗涤使用的洗涤剂为醇类溶剂和/或酮类溶剂； 优选地，所述醇类溶剂为甲醇和/或乙醇； 优选地，所述酮类溶剂为丙酮； 优选地，所述固液分离的方式为离心分离。9.根据权利要求5-8之一所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: (1)将金属元素前驱物和硫属元素前驱物溶于具有弱还原性的有机溶剂中，得到前驱物溶液，其中，金属元素前驱物与硫属元素前驱物的摩尔比为1: 2-5:1，具有弱还原性的有机溶剂与金属元素前驱物的液固质量比为(5-100):1; (2)将表面活性剂加入前驱物溶液中，表面活性剂与具有弱还原性的有机溶剂的体积比为I: (5-50)，混合后加热至80-300°C，在搅拌条件下进行水热反应l_12h，得到反应产物； (3)将反应产物在1000-15000rpm下离心5-30min，去上清液，得到固相产物，将固相产物用醇类和/或酮类溶剂洗涤，离心，得到所述金属-硫属半导体材料。10.根据权利要求1-4之一所述的金属-硫属半导体材料的用途，其用于能量转换、能量储存或催化领域。
【文档编号】C01B19/04GK105923612SQ201610250033
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月20日
【发明人】何佳清, 谢晓滨, 林京洋, 冯丹
【申请人】南方科技大学