[发明专利]一种核壳结构硒化镉/硫化铅纳米四角体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种核壳结构硒化镉/硫化铅纳米四角体及其制备方法。

背景技术

无机半导体纳米材料由于其便捷的液相制备工艺、易调控的的形貌、小尺寸效应等性能而发展迅速。三维分支结构的纳米颗粒如纳米四角体具有三维的空间延伸性，电子在该多个方向的传输具有连续性，因此与零维纳米颗粒和一维纳米棒或纳米线相比，不但保持了纳米材料的量子效应，还具有了体材料的电荷传输连续性，这种优良的性能使得多维分支状纳米材料在光电转化、催化、传感器件等方面受到广泛研究，其中在复合杂化体异质结薄膜太阳能电池中作为电子受体具有高的电子收集效率而普遍应用。单一的纳米四角体材料虽然具有诸如较高的电荷传输性能和良好的网络成型性，但高的电子传输效率同时也提高了电子与空穴接触的几率，从而也具有高的电荷复合几率。在纳米四角体表面外延生长合适的外壳材料后，通过调控合适的能级结构，可以将电子传输限制在内核四角体中，外壳材料合适的能级在阻挡内核纳米四角体中电子反向跃迁的同时，还可以起到隔离电子空穴传输通道的作用，降低电荷复合，从而更有利于其作为电子传输体应用于杂化太阳能电池中。如若选择窄带隙的半导体材料作为壳层材料，还可以起到辅助光吸收、拓宽光响应范围的作用。

目前常用的液相法制备的核壳结构纳米材料多为零维的量子点或者一维的纳米棒或纳米管；量子点与纳米棒/管具有低维能级连续性，因而在电荷传输方面性能不佳。

发明内容

本发明的目的是，针对目前核壳结构纳米复合材料的维度低，电荷传输能力不足，作为太阳能电池中电子传输体时存在较高的电荷复合等问题，提供一种电荷传输方面性能较佳的核壳结构硒化镉/硫化铅纳米四角体及其制备方法，通过低温热注入前驱体溶液在已成纳米四角体表面外延生长第二相材料从而获得核壳结构纳米硒化镉/硫化铅纳米四角体。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案是，一种核壳结构硒化镉/硫化铅纳米四角体，所述核壳结构硒化镉/硫化铅纳米四角体是以硒化镉纳米四角体为核，硫化铅包覆生长于硒化镉纳米四角体表面。

优选的，所述核壳结构硒化镉/硫化铅纳米四角体中，硒化镉纳米四角体与硫化铅的质量比为1﹕3~32﹕1。

所述的核壳结构硒化镉/硫化铅纳米四角体的制备方法，包括以下步骤： 1）将氧化铅或乙酸铅与十八烯或油酸进行混合，氧化铅或乙酸铅与十八烯或油酸的摩尔比为1﹕100~1﹕5，然后通入氮气进行保护，在120-200℃下将氧化铅或乙酸铅完全溶解，得到Pb溶液；

 2）将单质硫或六甲基二硅硫烷分散于十八烯或油酸中，单质硫或六甲基二硅硫烷中硫元素与十八烯或油酸的摩尔比为1﹕100~1﹕5，得到S溶液；

3）将硒化镉纳米四角体分散于十八烯中，硒化镉与十八烯的摩尔比为1﹕1000~1﹕25，加入油酸，硒化镉与油酸的摩尔比为1﹕250~1﹕2.5，得到CdSe溶液；

4）取Pb溶液或S溶液中的一种，与CdSe溶液混合在一起，然后超声分散，超声功率为100-1000瓦、超声时间为1min-30min；

5）将步骤 4）中得到的混合溶液在氮气保护下，搅拌均匀，在100-130℃下搅拌1-30min；

6）将步骤4）中没有取的S溶液或Pb溶液加入到步骤5）所得的溶液中，在100-130℃下保持30-180秒，然后冷却至室温，获得核壳结构纳米四角体溶液；

7）向步骤6）所得的核壳结构纳米四角体溶液中，加入无水乙醇，核壳结构纳米四角体溶液与无水乙醇的体积比为1-10，然后离心分离收集沉淀；将收集的沉淀用氯苯分散，然后用无水乙醇再沉淀，如此反复3-6次，之后将获得的沉淀在20-60℃下保持2-12小时，即得到核壳结构硒化镉/硫化铅纳米四角体。

所述步骤 4）中所取的溶液的混合方式为逐滴混合，即将Pb溶液或者S溶液逐滴加入到CdSe溶液中。

所述硒化镉纳米四角体的臂长为15-20nm。

硒化镉纳米四角体与氧化铅的质量比为1:3-34:1。

本发明产生的有益效果是，可以在温和条件下，通过了过程可控的二次热注入方式，在已有纳米四角体表面高质量地外延生长第二相壳层材料，制得的核壳结构硒化镉/硫化铅纳米四角体具有高的电荷传输能力。

附图说明

图1为硒化镉纳米四角体的结构示意图；

图2为核壳结构硒化镉/硫化铅纳米四角体结构示意图；

图3为实施例1中制备的硒化镉纳米四角体透射电子显微镜图；