[发明专利]一种季铵盐辅助络合剂合成三维硫化亚锡微米花的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米材料的制备方法，具体涉及一种季铵盐辅助络合剂合成三维硫化亚锡微米花的制备方法，属于无机纳米材料制备技术领域。

背景技术

具有可控尺寸和形貌的无机微纳米功能材料，特别是由纳米结构为基本单元组成的具有三维等级结构的微纳米材料，由于其兼具纳米和微米尺度的优点而具有新颖的光、电性能，从而引起了人们极大的兴趣和关注。硫化亚锡是一类重要的半导体材料，其直接带隙为1.2~1.5eV，间接带隙为1.0~1.1eV，具有高的转换效率，是用来制备太阳能电池器件吸收层的良好材料。 此外，杰出的光电性质及单质S和Sn在自然界中广泛存在且具有环保无毒害等特点，再次表明硫化亚锡在光导、近红外检测器、全息记录系统领域的显著优势(杜金会等，光电子·激光，2002，889)。

目前，硫化亚锡微纳米结构的研究主要集中在纳米线(C. H. An等，Journal of Crystal Growth, 2003, 581；Y. K. Liu等，Chemical Physics Letters, 2003, 67)、硫化亚锡微米棒薄膜(杜元宝等，浙江师范大学学报, 2013, 65)、类富勒烯纳米粒子(S. Y. Hong等，The Journal of American Chemisty Society, 2003, 10470)、纳米薄板(D. Chen等，Journal of Crystal Growth, 2004, 469)、由纳米棒或纳米片组成的纳米花(H. M. Hu等，Materials Chemisty and Physics, 2004, 233；D. D. Vaughn等，Chemical Communications, 2012, 5608；J. J. Ning等，Nanoscale, 2010, 1699)等、量子点(C. Prastani等，Materials Science and Engineering B, 2013, 656)、纳米晶(D. S. Koktysh等，Materials Science and Engineering B, 2010, 117)等。其制备方法包括水热和溶剂热法、电化学沉积法、激光剥离法、微波法、湿化学沉淀法等。其中在制备由硫化亚锡纳米片组成的具有三维等级结构的微纳米材料的方法中，有的需要以有机试剂如多元醇或乙二胺作为溶剂，反应后的废液容易对环境造成污染；有的则是反应步骤较多且复杂。

在本方法中，以硫化钠为络合剂，将带正电的锡离子转变为带负电的硫代锡酸根离子，采用季铵盐四丁基溴化铵为形貌和结构调节剂，利用带正电的四丁基铵根离子与带负电的硫代锡酸根离子的静电作用，采用水热及热处理技术在较低温度和较短时间内合成形貌和尺寸较为均匀的、由二维纳米片组成的具有三维等级结构的硫化亚锡微米花的方法还未见公开报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合成三维硫化亚锡微米花的方法，该方法可以在较低的温度和较短的时间内，采用较为简单的工艺和廉价易得的原料，快速大量合成分散性较好、形貌和尺寸较为均匀的硫化亚锡微米花。

为实现上述发明的目的，本发明采取的技术方案如下：

一种季铵盐辅助络合剂合成三维硫化亚锡微米花的制备方法，包括如下步骤：

（1）将四氯化锡在搅拌下溶于去离子水中形成澄清溶液A；

（2）将络合剂溶于去离子水中，得到溶液B，然后将溶液B逐滴加入到溶液A中，先生成黄色沉淀，继续滴加，最后形成透明溶液C；

（3）在搅拌下将形貌和结构调节剂、硫源加入溶液C中得到溶液D；

（4）将步骤（3）得到的反应体系溶液D转移到内衬为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，置于干燥箱中，水热条件下反应4~10小时，然后自然冷却至室温，将所得沉淀用去离子水和无水乙醇分别漂洗三遍，离心分离并于真空干燥箱内50~70℃干燥10~14小时得到产品；

（5）将所得产品置于管式炉中，在氮气保护下300~500℃热处理2~4小时即可得到三维硫化亚锡微米花；

步骤（1）所述的四氯化锡的加入量为锡离子的摩尔浓度为0.007～0.07mol/L；

步骤（2）所述的络合剂为硫化钠；

所述的络合剂的加入量为：络合剂与锡离子的摩尔比为4.0~6.0:1；

步骤（3）所述的形貌和结构调节剂为季铵盐四丁基溴化铵；

所述的形貌和结构调节剂的加入量为：形貌和结构调节剂与锡离子的摩尔比为1.0~6.0:1；

步骤（3）所述的硫源为硫脲或硫代乙酰胺；