[发明专利]铋系半导体纳米复合材料以及制备方法、应用

权利要求书

1.一种铋系半导体纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

a)获得含有卤氧化铋纳米粒子的分散液Ⅰ；

在步骤a)中，卤氧化铋纳米粒子的制备方法包括将含有铋盐、金属卤化物、混合溶剂的物料，经水热反应，得到卤氧化铋纳米粒子；

铋盐选自Bi(NO₃)₃、Bi₂(SO₄)₃、Bi(NO₃)₃·5H₂O、Bi(PO₃)₃、BiH(PO₃)₂、BiH₂PO₃、Bi₂(CO₃)₃中的至少一种；

金属卤化物为过渡金属卤化物；

所述过渡金属卤化物选自CuCl₂、CoCl₂、NiCl₂、ZnCl₂、SnCl₂、FeCl₃、MoCl₂、FeF₃、FeBr₃、MoBr₄、MoF₆、FeI₂、CuF₂、CoF₂、NiF₂、ZnF₂、SnF₂、CuBr₂、CoBr₂、NiBr₂、ZnBr₂、SnBr₂中的至少一种；

混合溶剂包括溶剂a和溶剂b；溶剂a为水，溶剂b选自有机醇、有机酸、无机酸中的任一种；

所述有机醇选自乙二醇、二甘醇、三甘醇中的任一种；

所述有机酸选自柠檬酸；

所述无机酸选自盐酸；

b)获得含有硒代硫酸盐的溶液Ⅰ；

步骤b)包括，将含有硒粉和亚硫酸盐的溶液Ⅱ，回流反应，得到所述含有硒代硫酸盐的溶液Ⅰ；

所述硒代硫酸盐在溶液Ⅰ中的含量为1～10wt％；

所述亚硫酸盐与硒粉的摩尔比为n，n的取值范围为1＜n≤8；

所述回流反应的条件为：反应温度60℃～120℃，反应时间3～10h；

c)将所述分散液Ⅰ与溶液Ⅰ混合，水热反应，即可得到所述铋系半导体纳米复合材料；

在步骤c)中，水热反应的条件为：反应温度120～180℃；反应时间30min～6h。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在步骤a)中，所述卤氧化铋纳米粒子在分散液Ⅰ中的含量为1～10wt％。

3.权利要求1至2任一项所述制备方法得到的铋系半导体纳米复合材料，其特征在于，所述铋系半导体纳米复合材料包括卤氧化铋纳米粒子和硒化物纳米粒子；

所述卤氧化铋纳米粒子与硒化物纳米粒子之间形成异质结；

所述卤氧化铋纳米粒子选自具有式Ⅰ所示结构式的物质中的任一种；

BiOX式Ⅰ

在式Ⅰ中，X表示卤素；

所述卤素选自F、Cl、Br、I中的任一种；

所述硒化物纳米粒子包括Bi₂Se₃纳米粒子；

所述硒化物纳米粒子原位生长在所述卤氧化铋纳米粒子上；

所述卤氧化铋纳米粒子的形貌选自纳米片、纳米球中的任一种；

所述硒化物纳米粒子的形貌选自纳米片、纳米球、纳米花中的任一种；

所述卤氧化铋纳米粒子的粒径为20～300nm；

所述硒化物纳米粒子的粒径为1～300nm；

所述铋系半导体纳米复合材料的粒径为20～400nm；

粒径位于所述铋系半导体纳米复合材料D50±20％范围内的所述铋系半导体纳米复合材料的个数百分含量为60～80％。