專利名稱：一種硒化鋅納米粉末的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水熱化學(xué)合成納米材料工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及水熱法合成硒化鋅納米粉末的制備方法。
背景技術(shù)：
納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍I IOOnm或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料。納米材料為凝聚態(tài)物理提出了許多新的課題，由于納米材料尺寸小，量子尺寸效應(yīng)十分顯著，這使得納米材料體系的光、熱、電、磁等物理性質(zhì)與常規(guī)材料不同，出現(xiàn)許多新奇特性；另外納米材料的另一個重要特點(diǎn)是表面效應(yīng)。隨著尺寸減小，比表 面大大增加，導(dǎo)致納米體系的化學(xué)性質(zhì)與化學(xué)平衡體系出現(xiàn)很大差別。納米合成為發(fā)展新型材料提供了新的途徑和新的思路。納米半導(dǎo)體材料為制備性能優(yōu)越的半導(dǎo)體器件提供了基礎(chǔ)。ZnSe是II-VI族化合物半導(dǎo)體，具有閃鋅礦晶體結(jié)構(gòu)，直接躍遷型能帶結(jié)構(gòu)，ZnSe具有禁帶寬(2. 67eV)、透光范圍寬(O. 5 22 μ m)、發(fā)光效率高、吸收系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，由于其本征吸收峰都落在太陽光譜最強(qiáng)烈的區(qū)域，能覆蓋太陽光譜高能頻段，同時對底層電池具有窗口作用，所以它是太陽能電池的理想材料。此外，ZnSe也是一種電位窗口材料和制備光致發(fā)光、電致發(fā)光、激光器薄膜器件的優(yōu)選材料，是很好的可見光光導(dǎo)材料和可見光發(fā)光材料。因此，ZnSe薄膜的制備和特性研究必將對這些光電器件的發(fā)展應(yīng)用起到積極的推動作用。目前制備納米材料的方法有很多，如物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、濺射法等氣相法和沉淀法、噴霧法、溶膠-凝膠法、輻射化學(xué)法等液相法。這些方法有的工藝復(fù)雜，反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間長，有的方法反應(yīng)過程中毒性大、環(huán)境污染嚴(yán)重，有的方法所得納米材料易團(tuán)聚、分散性差，不易控制納米材料的形貌和尺寸均勻性，且由于硒化鋅中所含有的元素種類較多，有的方法中所采用的具體工藝制備的納米硒化鋅相組成不純。形狀和大小不均勻影響著納米材料的比表面積，因而性能會有較大差別；當(dāng)純度差時，由于出現(xiàn)的雜相是另一種物質(zhì)，因而其性能會與單相物質(zhì)不同，在光學(xué)特性、導(dǎo)電性能等方面有較大差異，這些物理性能對半導(dǎo)體材料是十分重要的。與本專利接近的現(xiàn)有技術(shù)有[I]Hua Gong, Hui Huang, Liang Ding， et al， Characterization and opticalproperties of ZnSe prepared byhydrothermal method， Journal of Crystal Growth288(2006)96-99.報道了用水熱法以Zn和Se為原料在125_200°C合成ZnSe粉末，并研究了反應(yīng)溫度對ZnSe粉末的結(jié)晶、化學(xué)計量比等的影響。[2] Juan Yang，Guo XiuWang, Hao Liu, Controlled synthesis andcharacterization of ZnSe nanostructures via a solvothermal approach in a mixedsolution, Materials Chemistry and Physics 115 (2009)204-208.
文中描述了以三亞乙基四胺和蒸餾水為溶劑通過水熱法制備納米ZnSe，并研究三亞乙基四胺和蒸餾水比例對產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和性能的影響。[3]Huiling Li，BibenWang, Lijun Li，Study on Raman spectra of zincselenide nanopowders synthesized by hydrothermal method， Journal ofAlloys andCompounds 506 (2010)327-330.報道了在較低溫度以氫氧化鈉為溶劑用水熱法合成ZnSe納米粉末。[4] Jun Che, Xi Yao, Haiqing Jian, Minqiang Wang, Application andpreparation of ZnSe nanometer powder by reduct ion process，CeramicsInternational 30 (2004) 1935-1938.
報道了還原砸酸和醋酸鋅制備ZnS納米粉末的過程，并研究了退火溫度對ZnSe納米晶粒尺寸的影響等。雖然本發(fā)明與以上技術(shù)制備都是制備的納米ZnSe，但是在原料、工藝流程上都有很大的區(qū)別，所以產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)、形貌、尺寸上有很大的差異。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，而發(fā)明了一種硒化鋅納米粉末的制備方法。本發(fā)明采用水熱法合成工藝制備硒化鋅納米粉末，以ZnCl2 ^H2CKSeO2為原料，嚴(yán)格控制原料的化學(xué)計量比和濃度，以聯(lián)氨為還原劑，在較低溫度下加熱，使原料進(jìn)行共還原并發(fā)生合成反應(yīng)，并經(jīng)清洗、過濾和烘干即可得到目標(biāo)產(chǎn)物。本發(fā)明的具體制備方法包括如下順序的步驟a.將I. 2 3. O份ZnCl2 · 2H20、I. O 2. 5份SeO2兩種固體粉末均勻混合，再加入為10 15份鹽酸,45 60份無水乙醇和130 160份去離子水；b.將上述混合物溶液倒入高壓反應(yīng)釜，再加入10 15份聯(lián)氨；c.將上述反應(yīng)罐加熱至160 200°C之間，保溫時間20 90小時，然后冷卻到室溫取出；d.將反應(yīng)后的溶液通過水系微孔濾膜過濾，先后用去離子水和無水乙醇反復(fù)洗滌、過濾分離,去除雜質(zhì),洗滌至中性為止；e.將上述洗滌后所得物干燥，得到硒化鋅納米粉末。上述步驟a中混合物粉末在去離子水中均勻混合，采用超聲波振動并進(jìn)行攪拌的方式使之溶解更充分。上述步驟b中的聯(lián)氨的純度采用85%或80%。上述步驟b中的高壓反應(yīng)釜采用聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜。上述步驟e中洗滌后所得物的干燥在50 80°C下烘干。上述步驟e中的干燥采用真空烘箱進(jìn)行干燥。相分析和形貌分析表明本發(fā)明所得硒化鋅納米粉末是單相粉體，其形狀和大小均勻，粒徑約在80 IOOnm之間。與同類技術(shù)相比，本發(fā)明所得硒化鋅納米粉末純度高、分散性好，工藝過程安全、過程輔助溶液及產(chǎn)物易處理、無污染等，因此該方法具有非常廣闊的應(yīng)用前景。


附圖I為實(shí)施例I中200°C保溫90小時所得硒化鋅的納米粉末的X射線衍射圖，可見所得粉末為單相。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I將2. 440份ZnCl2 · 2H20和2. 000份SeO2兩種固體粉末均勻混合，再加入12. 987份的鹽酸，乙醇64. 935份，去離子水155. 84份，采用超聲波振動并進(jìn)行攪拌的方式使之均勻混合。將上述混合物溶液倒入聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜，再加入85%的聯(lián)氨12. 987 份。將上述反應(yīng)釜加熱至200°C之間，保溫時間90小時，然后冷卻到室溫取出。將反應(yīng)后的溶液通過水系微孔濾膜過濾，先后用去離子水和無水乙醇反復(fù)洗滌、過濾分離，去除雜質(zhì)，洗滌至中性為止。將上述洗滌后所得物在70°C下的真空烘箱中干燥，得到硒化鋅粉末。實(shí)施例2將I. 220份ZnCl2 · 2H20和I. 000份SeO2兩種固體粉末均勻混合，再加入鹽酸12. 987份，乙醇64. 935份，去離子水155. 84份，采用超聲波振動并進(jìn)行攪拌的方式使之均勻混合。將上述混合物溶液倒入聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜，再加入85%的聯(lián)氨12. 987份。將上述反應(yīng)釜加熱至200°C之間，保溫時間45小時，然后冷卻到室溫取出。將反應(yīng)后的溶液通過水系微孔濾膜過濾，先后用去離子水和無水乙醇反復(fù)洗滌、過濾分離，去除雜質(zhì)，洗滌至中性為止。將上述洗滌后所得物在70°C下的真空烘箱干燥，得到硒化鋅粉末。
權(quán)利要求
1.一種硒化鋅納米粉末的制備方法，該方法包括如下順序的步驟 a.將I.2 3. O份ZnCl2 2H20、I. O 2. 5份SeO2兩種固體粉末均勻混合，再加入鹽酸，無水乙醇和去離子水等溶劑均勻混合； b.將上述混合物溶液倒入高壓反應(yīng)釜，再加入10 15份聯(lián)氨； c.將上述反應(yīng)釜加熱至160 200°C之間，保溫時間20 90小時，然后冷卻到室溫取出； d.將反應(yīng)后的溶液通過水系微孔濾膜過濾，先后用去離子水和無水乙醇反復(fù)洗滌、過濾分離，去除雜質(zhì)，洗滌至中性為止； e.將上述洗滌后所得物干燥，得到硒化鋅納米粉末。
2.如權(quán)利要求I所述一種硒化鋅納米粉末的制備方法，其中所述步驟a中向混合粉中加入的溶劑為10 15份鹽酸,45 60份無水乙醇和130 160份去離子水,采用超聲波振動并進(jìn)行攪拌的方式使之溶解更充分并混合均勻。
3.如權(quán)利要求I所述一種硒化鋅納米粉末的制備方法，其中所述步驟e中洗滌后所得物的干燥是在50 80°C下烘干。
4.如權(quán)利要求I或3所述一種硒化鋅納米粉末的制備方法，其中所述步驟e中的干燥采用真空烘箱進(jìn)行干燥。
全文摘要
一種硒化鋅粉末的制備方法，涉及水熱化學(xué)合成納米材料工藝技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用ZnCl2·2H2O、SeO2兩種固體粉末為原料，以聯(lián)氨為還原劑，通過反應(yīng)、加熱、洗滌、烘干等步驟制備硒化鋅納米粉末。本發(fā)明所得硒化鋅粉末具有純度高、大小均勻、分散性好，工藝過程安全、過程輔助溶液及產(chǎn)物易處理、無污染等優(yōu)勢，因此該方法具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號C01B19/04GK102659084SQ20121014700
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者劉科高, 孫浩森, 石磊, 紀(jì)念靜, 許斌 申請人:山東建筑大學(xué)