[发明专利]TiO2量子点复合MoS2纳米花异质结半导体材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光电子材料、半导体材料与器件技术领域，具体涉及一种TiO₂量子点复合MoS₂纳米花异质结半导体材料及其制备方法。

背景技术

MoS₂是一种窄禁带的金属硫化物，也是一种典型的二维层状半导体材料，层与层之间由微弱的范德华力结合在一起，使得MoS₂在锂离子电池，光催化，场发射和传感器方面都有着广泛的应用。金红石TiO₂是一种宽禁带的金属氧化物，是一种易制备，易进行结构改造的三维状半导体材料，颗粒点状的半导体形貌常被用于半导体复合，是一种有利于电子发射的优良形貌。

近来，学界开始尝试两种半导体材料的复合，并在光催化和锂离子电池方面取得了显著地成果，但是现在制备的方法大多反应条件苛刻，合成工艺复杂，生产成本高昂，不适用于大规模工业生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种TiO₂量子点复合MoS₂纳米花异质结半导体材料及其制备方法。

本发明提出的一种TiO₂量子点复合MoS₂纳米花异质结半导体材料，其包括MoS₂纳米花和TiO₂纳米颗粒；其中，所述的纳米颗粒均匀并且大量地分布在MoS₂纳米花的表面，在花瓣上拥有良好的复合。纳米颗粒相比纳米花呈点状密集分布。

本发明提出一种TiO₂量子点复合MoS₂纳米花异质结半导体材料，所述材料包括MoS₂纳米花和TiO₂纳米颗粒；其中，所述TiO₂纳米颗粒均匀并且大量地分布在所述MoS₂纳米花的表面，在花瓣上拥有良好的复合；所述TiO₂纳米颗粒相比所述MoS₂纳米花呈点状密集分布。

本发明材料包括多层状结构的MoS₂的三维纳米花结构和在花瓣上均匀并且大量分布的TiO₂纳米颗粒。其中，所述TiO₂纳米颗粒为减半生成纳米棒所用试剂量所得到的点状结构；所述的MoS₂纳米花是有多层MoS₂叠加得到的纳米片向中心再次多层包裹得到的玫瑰花状结构；所述的TiO₂量子点复合MoS₂纳米花异质结半导体复合材料整体为玫瑰花状结构，表面的颗粒均匀分散使得花瓣表面凹凸不平，两种材料MoS₂纳米花和TiO₂纳米颗粒都得到了充分均匀暴露。

本发明中，所述TiO₂纳米颗粒为减半生成纳米棒所用试剂量所得到的点状结构。具体地，减半生成纳米棒所用试剂量，是指将生成纳米棒所需要的4mL钛酸四丁酯和2mL盐酸，按照相同的体积比，降低为2mL钛酸四丁酯和1mL的盐酸。减半试剂量导致了TiO₂无法生长为纳米棒，形貌因此从纳米棒变化到了纳米颗粒。

本发明提出的TiO₂量子点复合MoS₂纳米花异质结半导体材料，所述整体复合材料的直径为1～2μm；优选地，所述整体复合材料的直径为1μm。

本发明提出的TiO₂量子点复合MoS₂纳米花异质结半导体材料，所述MoS₂纳米片是由5～9层MoS₂单层叠加而成，层间距为0.6～0.7nm，优选地，层间距为0.64nm。

本发明TiO₂量子点复合MoS₂纳米花异质结半导体材料，所述材料中的TiO₂纳米颗粒为金红石晶像结构，在高倍镜下的晶格间距为0.326nm，金红石是拥有良好光催化性能TiO₂晶像。

本发明还提供了所述TiO₂量子点复合MoS₂纳米花异质结半导体材料的制备方法，解决了现有MoS₂和TiO₂复合半导体材料制备方法存在的制备条件苛刻、成本高等问题。本发明方法简单方便、成本低、可重复性高，适用于大规模工业生产。