50度真空干燥箱中進(jìn)行干燥，得到黃色的固體粉末產(chǎn)品，即In2S3納米薄膜。
[0037]圖4為本實(shí)施例制備的In2S3納米薄膜的透射電鏡照片。圖片中白色箭頭代表納米薄膜的直立邊，由該透射電鏡照片可以看出納米薄膜的厚度約為2納米。
[0038]圖5中的曲線III代表納米薄膜的X射線粉末衍射圖，證明本實(shí)施例制備的納米薄膜為立方相P-1n2S3，其與β-1n2S3標(biāo)準(zhǔn)卡片相一致(卡片號(hào)為32-0456)。
[0039]實(shí)施例3:未加金屬離子進(jìn)行控制
[0040]首先將76.4毫克四水合硝酸銦、5毫升辛胺和10毫升環(huán)己烷在室溫下加入到一個(gè)容積為20毫升的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，然后在磁力攪拌器上攪拌10分鐘。
[0041]將22.5毫克硫代乙酰胺、7毫克硫粉加入到上述液中，然后在磁力攪拌器上攪拌5分鐘。
[0042]接下來(lái)，將裝有上述溶液的聚四氟內(nèi)襯裝入反應(yīng)釜套內(nèi)，擰緊釜蓋。將該反應(yīng)釜放入150度的電熱鼓風(fēng)干燥箱中，并保持加熱4小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，取出反應(yīng)釜冷卻到室溫狀
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[0043]打開(kāi)反應(yīng)釜蓋，將反應(yīng)釜中的懸濁液分裝在2支1ml離心管內(nèi)，離心分離，去掉上清液，保留底部固體。固體用無(wú)水乙醇與氯仿交叉洗滌4次、離心。
[0044]所得固體在50度真空干燥箱中進(jìn)行干燥，得到黃色的固體粉末產(chǎn)品，即In2S3納米顆粒。
[0045]圖2為本實(shí)施例制備的P-1n2S3納米顆粒的透射電鏡圖。圖5中的曲線I代表納米顆粒的X射線粉末衍射圖，證明本實(shí)施例制備的納米顆粒為立方相β -1n2S3,其與β -1n2S3標(biāo)準(zhǔn)卡片相一致(卡片號(hào)為32-0456)。
[0046]透射電鏡所顯示的In2S3納米顆粒尺寸為10到20納米，而In2S3納米帶的長(zhǎng)度大約為I微米，寬度為50到100納米，In2S3納米薄膜的長(zhǎng)與寬大約為50到100納米。In 2S3納米帶與納米薄膜的厚度約為2納米。
[0047]測(cè)試實(shí)施例:光電化學(xué)分解水反應(yīng)
[0048](I)工作電極的制備:
[0049]室溫下，將氟摻雜的氧化錫透明導(dǎo)電玻璃(FTO)基片(長(zhǎng)度為2厘米，寬度為I厘米)用丙酮和去離子水清洗，之后將FTO基片用氮?dú)獯蹈?，然后固定在勻膠機(jī)上。
[0050]把制備的In2S3納米材料分散到2ml環(huán)己燒中，形成濃度為0.1-0.5mg/mL的懸池液。
[0051]勻膠機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)至2000轉(zhuǎn)/分鐘。用滴管吸取上述懸濁液，滴加到FTO玻璃導(dǎo)電面上，保持勻膠機(jī)2000轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn)30秒。在FTO基片上形成一層均勻的In2SJ莫(有效面積為 1.0cm2)。
[0052]將旋涂好In2S3的FTO玻璃放在60度烘箱里保持0.5小時(shí)。
[0053](2)光電化學(xué)產(chǎn)氫的測(cè)量:
[0054]光電化學(xué)產(chǎn)氫是通過(guò)電化學(xué)工作站(CHI 660D)在0.5M NaOH(pH，13.7)的水溶液中測(cè)量光電流密度說(shuō)明。光電流越強(qiáng)，說(shuō)明分解水產(chǎn)氫的效率越高。在測(cè)試過(guò)程中，將上述旋涂In2S3納米材料的FTO基片作為工作電極，鉑網(wǎng)電極作為對(duì)電極，銀-氯化銀電極作為參比電極。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，用350W氙燈提供光照光源(波長(zhǎng)400-700納米，強(qiáng)度為80mW/cm2)，然后進(jìn)行電化學(xué)線性伏安掃描。
[0055]圖6是分別旋涂有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3、I和2得到的In2S3納米顆粒、納米帶與納米薄膜的FTO基片在光電化學(xué)分解水時(shí)的線性伏安掃描圖。此圖顯示了納米薄膜、納米帶與納米顆粒在電壓為0.7V條件下的光電流密度分別為0.37mA/cm2，0.12mA/cm2和0.02mA/cm2。因此可以看出，In2S3納米薄膜和納米帶具有良好的光電化學(xué)產(chǎn)氫能力，優(yōu)于文獻(xiàn)報(bào)道的β-1n2S3光電化學(xué)產(chǎn)氫性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種硫化銦超薄二維半導(dǎo)體納米材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟: 1)在室溫下，將20-100毫克四水合硝酸銦、5毫升的辛胺、10毫升環(huán)己烷加入到不銹鋼反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯里，攪拌10分鐘； 2)再將5-80毫克硫代乙酰胺、1-50毫克硫粉和1-30毫克金屬離子的鹽加入到上述反應(yīng)釜內(nèi)襯里，攪拌5分鐘； 3)將裝有上述溶液的聚四氟內(nèi)襯裝入反應(yīng)釜套內(nèi)，擰緊釜蓋，放入100-200度的電熱鼓風(fēng)干燥箱中，并保持加熱1-5小時(shí)； 4)取出反應(yīng)釜，自然冷卻到室溫狀態(tài)； 5)打開(kāi)反應(yīng)釜蓋，將反應(yīng)釜中的懸濁液分裝在多支1ml離心管內(nèi)，離心分離，去掉上清液，保留底部固體；固體用無(wú)水乙醇與氯仿交叉洗滌多次、離心，所得固體在50度真空干燥箱中進(jìn)行干燥5小時(shí)，得到黃色的固體粉末產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫化銦超薄二維半導(dǎo)體納米材料的制備方法，其特征在于，上述步驟I)中的四水合硝酸銦為50-80毫克，不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi)襯體積優(yōu)選20-50毫升；上述步驟2)中硫代乙酰胺為15-25毫克，硫粉為3-10毫克；上述步驟3)中烘箱溫度優(yōu)選150-170度，加熱時(shí)間優(yōu)選3-4小時(shí)；上述步驟5)中洗滌次數(shù)優(yōu)選3_5次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫化銦超薄二維半導(dǎo)體納米材料的制備方法，其特征在于，所述金屬離子的鹽選自氯化鈣和/或硝酸鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫化銦超薄二維半導(dǎo)體納米材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟: 首先將76.4毫克四水合硝酸銦、5毫升辛胺和10毫升環(huán)己烷在室溫下加入到一個(gè)容積為20毫升的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，然后在磁力攪拌器上攪拌10分鐘； 將22.5毫克硫代乙酰胺、7毫克硫粉和11毫克氯化鈣加入到上述液中，然后在磁力攪拌器上攪拌5分鐘； 接下來(lái)，將裝有上述溶液的聚四氟內(nèi)襯裝入反應(yīng)釜套內(nèi)，擰緊釜蓋；將該反應(yīng)釜放入150度的電熱鼓風(fēng)干燥箱中，并保持加熱4小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，取出反應(yīng)釜冷卻到室溫； 打開(kāi)反應(yīng)釜蓋，將反應(yīng)釜中的懸濁液分裝在2支1ml離心管內(nèi)，離心分離，去掉上清液，保留底部固體。固體用無(wú)水乙醇與氯仿交叉洗滌4次、離心； 所得固體在50度真空干燥箱中進(jìn)行干燥，得到黃色的固體粉末產(chǎn)品，即In2S3納米帶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫化銦超薄二維半導(dǎo)體納米材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟: 首先將76.4毫克四水合硝酸銦、5毫升辛胺和10毫升環(huán)己烷在室溫下加入到一個(gè)容積為20毫升的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，然后在磁力攪拌器上攪拌10分鐘； 將22.5毫克硫代乙酰胺、7毫克硫粉和21毫克硝酸鋁加入到上述液中，然后在磁力攪拌器上攪拌5分鐘； 接下來(lái)，將裝有上述溶液的聚四氟內(nèi)襯裝入反應(yīng)釜套內(nèi)，擰緊釜蓋；將該反應(yīng)釜放入150度的電熱鼓風(fēng)干燥箱中，并保持加熱4小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，取出反應(yīng)釜冷卻到室溫狀態(tài)； 打開(kāi)反應(yīng)釜蓋，將反應(yīng)釜中的懸濁液分裝在2支1ml離心管內(nèi)，離心分離，去掉上清液，保留底部固體；固體用無(wú)水乙醇與氯仿交叉洗滌4次、離心； 所得固體在50度真空干燥箱中進(jìn)行干燥，得到黃色的固體粉末產(chǎn)品，即In2S3納米薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的硫化銦超薄二維半導(dǎo)體納米材料的制備方法制備的硫化銦超薄二維半導(dǎo)體納米材料在光電化學(xué)分解水產(chǎn)氫方面的用途。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超薄二維半導(dǎo)體納米材料的制備方法，在該方法中運(yùn)用金屬離子控制超薄二維硫化銦納米材料的形貌，通過(guò)加入不同的金屬離子可以合成得到薄膜狀或帶狀二維硫化銦納米材料。根據(jù)本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單、新穎、可控性強(qiáng)。本發(fā)明還涉及所述超薄二維半導(dǎo)體納米材料在清潔能源與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展中的應(yīng)用。
【IPC分類】C01G15-00, B82Y30-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104843769
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510162905
【發(fā)明人】田洋, 王立剛
【申請(qǐng)人】首都師范大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年4月9日