專利名稱：一種球狀SnS納米晶制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種SnS納米粉體的制備方法，具體涉及一種采用微波水熱制備球狀 SnS納米晶的方法。
背景技術(shù)：
降低制造成本、提高光電轉(zhuǎn)換效率一直是太陽電池開發(fā)研究者最為關注兩個研究課題。為了降低成本，人們用多晶硅、硅粒、硫族化合物(如CdS、CdTe、CIS…)等替代單晶硅。為了提高光電轉(zhuǎn)換效率，人們一方面采用選擇性能更為優(yōu)越的新型光電材料如GaAs、 InP等，另一方面采用一些新的電池結(jié)構(gòu)，最常見的是用化學腐蝕等手段對電池表面進行織構(gòu)化或多孔化，利用陷光效果來增加太陽電池的光吸收。在硫族化合物當中，Cd是有毒元素，Te和In是稀有元素。相比之下，SnS材料的優(yōu)勢在于Sn和S元素地球含量豐富，而且無毒。此外SnS的光學直接帶隙為1. 2 1. 5eV, 與可見光光譜匹配極好，其光電轉(zhuǎn)換效率可達25 %，非常適合用作太陽電池中的光吸收層。 因此，作為一種具有潛在應用前景的新型光電轉(zhuǎn)換材料，SnS以其豐富的地球儲量和材料本身的固有特點，近年來逐漸受到人們的重視。目前通過不同的制備工藝已經(jīng)成功的制備出了 SnS納米線[Yingkai Liu,Dedong Hou，Guanghou Wang. Chemical PhysicsLetters，379(2003)67—73.]、納米棒[H. L. Su, Y. Xie, Y. J. Xiong, P. Gao, Y. Τ. Qian, J. Solid State Chem. 161 (2001) 190-196.]、納米帶 [C. H. An, K. B. Tang, G. Z. Shen, C. R. Wang, Q. Yang, B. Hai, Y. T. Qian, J. Crystal Growth 244(2002)333-338. ]> g 革力 M [S. Y. Hong, R. Popovitz-Biro, Y. Prior, R. Tenne, J.Am. Chem. Soc. 125(2005) 10470-10474.]、納米片[Guozhen Shen, Di Chen, Kaibin Tang, LiyingHuang, et al. Inorganic Chemistry Communications. 6 (2003) 178-180.]等具有特殊形貌的粉體。這些獨特的納米結(jié)構(gòu)無疑說明SnS事具有豐富的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的材料，但是至今未見關于SnS納米球的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種設備簡單，易于操作，制備時間短，成本低的微波水熱法制備球狀SnS納米晶的方法，按本發(fā)明的制備方法能夠制備出納米粉體粒徑為10 30nm 的球形顆粒，分散均勻且純度較高。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是1)將分析純的SnCl2 · 2H20溶解于濃鹽酸中，再加入去離子水配制成Sn2+濃度為 0. 005mol/L 0. 5mol/L 的透明溶液 A ；2)將分析純的(NH4)2S溶液加入去離子水配制成S2_濃度為0. OOlmol/L 1. Omol/ L的淡黃色溶液B ；3)取25ml的溶液A向其中加入0. 1 2g的分析純的聚乙二醇(PEG)制成溶液 C；
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4)在磁力攪拌下向C溶液中滴加溶液B，使得Sn2+ S2_的摩爾比為1 (1 10) 形成前驅(qū)物溶液D ；
5)將溶液D倒入水熱反應釜中，填充度控制在40% 80% ；密封水熱反應釜， 將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中；選擇控溫模式進行反應，水熱溫度控制在100°C 180°C，壓力小于3. OMPa，反應時間控制在IOmin 120min，反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；
6)打開水熱反應釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后分別采用去離子水和無水乙醇或異丙醇洗滌，再置于真空干燥箱中在40°C 70°C下干燥后得最終產(chǎn)物球狀SnS納米晶體。
所述的分析純的(NH4)2S溶液的S2_濃度彡8%。
本發(fā)明采用微波水熱法，快速制備出顆粒大小均勻的球狀SnS納米晶體，由于反應在液相中一次完成，不需要后期處理，且工藝設備簡單，反應周期短。


圖1是本發(fā)明實施例1所制備的球狀SnS納米晶的X-射線衍射(XRD)圖譜；
圖2是本發(fā)明實施例1所制備的球狀SnS納米晶的TEM照片。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
實施例1
1)將分析純的SnCl2 · 2H20溶解于濃鹽酸中，再加入去離子水配制成Sn2+濃度為 0. 005mol/L的透明溶液A ；
2)將分析純的S2_濃度彡8%的(NH4)2S溶液加入去離子水配制成S2_濃度為 0. OOlmol/L的淡黃色溶液B;
3)取25ml的溶液A向其中加入0. Ig的分析純的聚乙二醇(PEG)制成溶液C ；
4)在磁力攪拌下向C溶液中滴加溶液B，使得Sn2+ S2_的摩爾比為1 2形成前驅(qū)物溶液D ；
5)將溶液D倒入水熱反應釜中，填充度控制在70% ；密封水熱反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中；選擇控溫模式進行反應，水熱溫度控制在100°C，壓力小于 3. OMPa,反應時間控制在120min，反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；
6)打開水熱反應釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后分別采用去離子水和無水乙醇洗滌， 再置于真空干燥箱中在40°C下干燥后得最終產(chǎn)物球狀SnS納米晶體。
將所得的球狀SnS納米晶體用日本理學D/maX2000PC X-射線衍射儀進行分析， 發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物為正交晶型(圖1)，在2 θ為30. 478°，31. 579° ,31.903°，39. 059 °處衍射峰，對應SnS的晶面為(101)、(111)、(040)、(131)。將樣品用用日本電子株式會社(JEOL) ΤΕΜ-3010型透射電子顯微鏡進行觀察(圖2)，從照片可以看出所制備的SnS納米晶體顆粒大小均勻，大約為20nm。
實施例2
1)將分析純的SnCl2 · 2H20溶解于濃鹽酸中，再加入去離子水配制成Sn2+濃度為 O.Olmol/L的透明溶液A;
2)將分析純的S2_濃度彡8%的(NH4)2S溶液加入去離子水配制成S2_濃度為0. 05mol/L的淡黃色溶液B ；
3)取25ml的溶液A向其中加入0. Sg的分析純的聚乙二醇(PEG)制成溶液C ；
4)在磁力攪拌下向C溶液中滴加溶液B，使得Sn2+ S2_的摩爾比為1 1形成前驅(qū)物溶液D ；
5)將溶液D倒入水熱反應釜中，填充度控制在60% ；密封水熱反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中；選擇控溫模式進行反應，水熱溫度控制在120°C，壓力小于 3. OMPa,反應時間控制在80min，反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；
6)打開水熱反應釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后分別采用去離子水和異丙醇洗滌，再置于真空干燥箱中在60°C下干燥后得最終產(chǎn)物球狀SnS納米晶體。
實施例3
1)將分析純的SnCl2 · 2H20溶解于濃鹽酸中，再加入去離子水配制成Sn2+濃度為 0. 2mol/L的透明溶液A;
2)將分析純的S2_濃度彡8%的(NH4)2S溶液加入去離子水配制成S2_濃度為 0. lmol/L的淡黃色溶液B ；
3)取25ml的溶液A向其中加入1. 5g的分析純的聚乙二醇(PEG)制成溶液C ；
4)在磁力攪拌下向C溶液中滴加溶液B，使得Sn2+ S2_的摩爾比為1 5形成前驅(qū)物溶液D ；
5)將溶液D倒入水熱反應釜中，填充度控制在50% ；密封水熱反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中；選擇控溫模式進行反應，水熱溫度控制在140°C，壓力小于 3. OMPa,反應時間控制在50min，反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；
6)打開水熱反應釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后分別采用去離子水和無水乙醇洗滌， 再置于真空干燥箱中在70°C下干燥后得最終產(chǎn)物球狀SnS納米晶體。
實施例4
1)將分析純的SnCl2 · 2H20溶解于濃鹽酸中，再加入去離子水配制成Sn2+濃度為 0. 2ol/L的透明溶液A;
2)將分析純的S2_濃度彡8%的(NH4)2S溶液加入去離子水配制成S2_濃度為 0. 6mol/L的淡黃色溶液B ；
3)取25ml的溶液A向其中加入2g的分析純的聚乙二醇(PEG)制成溶液C ；
4)在磁力攪拌下向C溶液中滴加溶液B，使得Sn2+ S2_的摩爾比為1 3形成前驅(qū)物溶液D ；
5)將溶液D倒入水熱反應釜中，填充度控制在40% ；密封水熱反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中；選擇控溫模式進行反應，水熱溫度控制在160°C，壓力小于 3. OMPa,反應時間控制在30min，反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；
6)打開水熱反應釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后分別采用去離子水和異丙醇洗滌，再置于真空干燥箱中在50°C下干燥后得最終產(chǎn)物球狀SnS納米晶體。
實施例5
1)將分析純的SnCl2 · 2H20溶解于濃鹽酸中，再加入去離子水配制成Sn2+濃度為 0. 5mol/L的透明溶液A;
2)將分析純的S2_濃度彡8%的(NH4)2S溶液加入去離子水配制成S2_濃度為1. Omol/L的淡黃色溶液B ；
3)取25ml的溶液A向其中加入0. 5g的分析純的聚乙二醇(PEG)制成溶液C ；
4)在磁力攪拌下向C溶液中滴加溶液B，使得Sn2+ S2_的摩爾比為1 10形成前驅(qū)物溶液D ；
5)將溶液D倒入水熱反應釜中，填充度控制在80% ；密封水熱反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中；選擇控溫模式進行反應，水熱溫度控制在180°C，壓力小于 3. OMPa,反應時間控制在lOmin，反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；
6)打開水熱反應釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后分別采用去離子水和無水乙醇洗滌， 再置于真空干燥箱中在60°C下干燥后得最終產(chǎn)物球狀SnS納米晶體。
權(quán)利要求
1.一種球狀SnS納米晶制備方法，其特征在于1)將分析純的SnCl2· 2H20溶解于濃鹽酸中，再加入去離子水配制成Sn2+濃度為 0. 005mol/L 0. 5mol/L 的透明溶液 A ；2)將分析純的(NH4)2S溶液加入去離子水配制成S2_濃度為0.OOlmol/L 1. Omol/L 的淡黃色溶液B;3)取25ml的溶液A向其中加入0.1 2g的分析純的聚乙二醇(PEG)制成溶液C ；4)在磁力攪拌下向C溶液中滴加溶液B，使得Sn2+ S2_的摩爾比為1 (1 10)形成前驅(qū)物溶液D ；5)將溶液D倒入水熱反應釜中，填充度控制在40% 80%；密封水熱反應釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀中；選擇控溫模式進行反應，水熱溫度控制在10(TC 180°C， 壓力小于3. OMPa,反應時間控制在IOmin 120min，反應結(jié)束后自然冷卻到室溫；6)打開水熱反應釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后分別采用去離子水和無水乙醇或異丙醇洗滌，再置于真空干燥箱中在40°C 70°C下干燥后得最終產(chǎn)物球狀SnS納米晶體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球狀SnS納米晶制備方法，其特征在于所述的分析純的 (NH4)2S溶液的S2—濃度彡8%。
全文摘要
一種球狀SnS納米晶制備方法，將SnCl2·2H2O溶解于濃鹽酸中，再加入去離子水配制成溶液A；將(NH4)2S溶液加入去離子水配制成溶液B；將聚乙二醇加入溶液A中制成溶液C；向C溶液中滴加溶液B形成前驅(qū)物溶液D；將溶液D倒入水熱反應釜中，將其放入溫壓雙控微波水熱反應儀進行水熱反應；打開水熱反應釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后分別采用去離子水和無水乙醇或異丙醇洗滌，再置于真空干燥箱中干燥后得最終產(chǎn)物球狀SnS納米晶體。本發(fā)明采用微波水熱法，快速制備出顆粒大小均勻的球狀SnS納米晶體，由于反應在液相中一次完成，不需要后期處理，且工藝設備簡單，反應周期短。
文檔編號B82Y40/00GK102502792SQ20111037588
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者張培培, 曹麗云, 黃劍鋒, 齊慧 申請人:陜西科技大學