專利名稱：一種低溫下原位合成片狀硫化銀納米晶光電薄膜的化學(xué)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低溫下原位合成片狀硫化銀納米晶
組成的大面積光電薄膜的化學(xué)方法。
背景技術(shù)：
硫化銀(Ag2S)是一種窄禁帶寬度直接半導(dǎo)體，它擁有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和突出的 限制性光學(xué)特性(optical limiting properties)。其限制性光學(xué)特性表現(xiàn)為經(jīng)納秒激光 脈沖作用下在波長532nm處響應(yīng)，其數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出富勒烯Ce。和鋁酞菁氯化物。Ag2S晶體廣 泛應(yīng)用于各種光學(xué)和電子器件的制造，例如光伏電池、光導(dǎo)體、紅外IR探測器以及超離子 導(dǎo)體等。在最近的研究中，有人發(fā)現(xiàn)了Ag2S還可作為固態(tài)記憶體(solid state memory)器 件，用于電學(xué)方面的實驗研究。Ag^擁有三種晶體結(jié)構(gòu)，單斜a-Ag^(在17『C以下穩(wěn)定存 在)，體心立方P _Ag2S (178 60(TC穩(wěn)定存在)，面心立方Y(jié) _Ag2S (600°C以上穩(wěn)定存在)。 其中，a-Ag2S是窄禁帶寬度直接型半導(dǎo)體，室溫環(huán)境下的帶隙能(Band g即)大約為leV。
目前制備Ag^晶體的方法已有多種，但絕大多數(shù)方法使用了銀鹽作反應(yīng)物，在高 溫的條件下合成出了 Ag2S晶體。要想獲得特殊形貌的晶體往往需要使用各種表面活性劑。 而表面活性劑的引入對實驗后處理操作提出了更高的要求，并且加大了制備成本。新加坡 國立大學(xué)Wee Shong Chin課題組使用巰基苯酸銀Ag(SCOPh)作前驅(qū)物，首先將其溶于三辛 基磷(T0P)，然后將其注入到80 120。C溫度的熱胺(hexadecylamine)溶液中經(jīng)熱分解反 應(yīng)得到Ag^納米晶；清華大學(xué)李亞棟課題組將硝酸銀(AgN03)溶于熱的十八胺溶劑形成銀 胺化合物，隨后加入硫粉形成Ag^晶核，在12(TC進(jìn)一步使其生長成Ag2S納米線；復(fù)旦大學(xué) 趙東元院士使用室溫液相合成法合成了 Ag2S納米棒，所用反應(yīng)物為硝酸銀、硫脲和Na0H，但 得到的產(chǎn)物并非薄膜形態(tài)的Ag2S晶體；清華大學(xué)張新榮課題組使用硝酸銀作銀源，無水乙 醇作溶劑，L-半胱氨酸作添加劑，在180°C的溶劑熱反應(yīng)條件下反應(yīng)10小時，制備出了 Ag2S 納米球。北京大學(xué)齊立民教授使用聚丙烯酸(PAA)作模板制備了前驅(qū)物草酸銀(Ag2C204) 納米纖維束，然后使用該纖維束與硫代乙酰胺(TAA)在乙醇溶液中反應(yīng)生成Ag^納米纖維 束。荷蘭Ruitenbeek課題組使用濺射技術(shù)在潔凈的Si(100)表面鍍上了一層厚度為240nm， 面積為5 X 5mm2的Ag薄膜，隨后使用升華硫?qū)⑵湓? X 10—6mbar， 523K的真空加熱條件下硫 化Ag層外表面形成Ag2S晶體薄膜，但其Ag2S表面形貌沒有輪廓分明的晶體外觀。
雖然以上這些方法制備出了各種形貌的Ag^晶體材料，但高溫水熱方法的使用限 制了產(chǎn)品的尺寸，并且增加了能耗；硝酸銀、氫氧化鈉和表面活性劑的使用為后續(xù)的提純操 作帶來了不便，需要反復(fù)洗滌才能洗去Ag2S晶體表面吸附的雜質(zhì)離子；有毒的胺類化合物 溶劑的使用、高價位含銀化合物作銀源，以及聚合物模板等的引入，雖然能夠控制生成Ag^ 晶體的形貌，也產(chǎn)生了環(huán)境污染等諸多問題。另外，絕大多數(shù)產(chǎn)物為粉末狀A(yù)g^晶體，當(dāng)用 在光電薄膜材料的時候，往往需要進(jìn)一步成膜。 本課題組的劉皚若教授曾用水熱法制備出了管狀結(jié)構(gòu)的Ag2S微米晶薄膜，相關(guān)工作已發(fā)表在《化工時刊》雜志(2008年，第22巻第6期，29-31)。其詳細(xì)合成步驟如下所述 取一潔凈的20mL反應(yīng)釜，用移液管取15mL溶劑注入其中，加入0. Olg硫粉或硫化物，然后 用鑷子夾取規(guī)格為30mmX8mm，厚度為1mm的銀片放入反應(yīng)釜內(nèi)。用不銹鋼套將反應(yīng)釜封閉 后放入電熱恒溫干燥箱中的指定位置，升溫至一定溫度進(jìn)行反應(yīng)，恒溫若干小時后取出，產(chǎn) 物在空氣中自然冷卻至室溫，產(chǎn)物經(jīng)無水乙醇反復(fù)沖洗后干燥處理。最終產(chǎn)物結(jié)構(gòu)和形貌 分別用X射線粉末衍射儀(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)進(jìn)行表征。從實驗結(jié)果來看，文 章中的SEM形貌均未獲得尺度在100nm以下且外觀規(guī)整的Ag^納米晶體。對應(yīng)的制備條件 為硫代硫酸鈉或硫脲等硫的化合物作硫源，無水乙醇、正丁醇及苯作溶劑。文章中記錄了以 硫粉作硫源，無水乙醇作溶劑，在Ag基底表面生長出的Ag^管狀晶體形貌，管子長度不一， 最長可達(dá)100 ii m，直徑大約在3 6 ii m范圍。更為重要的是反應(yīng)需要在高溫水熱的條件下 進(jìn)行。 在進(jìn)一步的Ag^晶體薄膜材料制備研究中，本申請人發(fā)現(xiàn)了一種區(qū)別于上述高溫 溶劑熱反應(yīng)制備Ag2S晶體的方法，在室溫下使用Ag片和S粉在各種無毒的有機(jī)溶劑直接 反應(yīng)，即可在Ag片表面生長出具有正五邊形外觀、厚度大約20nm的片狀A(yù)g2S納米晶薄膜。 整個制備過程操作簡便、綠色環(huán)保，能耗低，使用原料成本低廉，而且該制備實驗重復(fù)性好， 無任何毒害副產(chǎn)物。 對于有重要應(yīng)用價值的半導(dǎo)體材料，無論工業(yè)應(yīng)用還是實驗室研究，無不對材料 制備技術(shù)提出了更高的要求，即采用簡單的工藝、廉價的原料，盡量降低能耗，合成出對環(huán) 境無污染，高純度的產(chǎn)品，以滿足當(dāng)今資源短缺、能源不足條件下的制備要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是克服目前制備Ag^晶體的方法中存在的依賴反應(yīng)容器 及表面活性劑、能耗較高、溶劑毒性大、產(chǎn)品不純、工藝復(fù)雜等缺點。提供一種低溫下原位合 成片狀硫化銀納米晶光電薄膜的化學(xué)方法。 本發(fā)明采用價格低廉的原料，Ag片、S粉及各種無毒的有機(jī)溶劑，經(jīng)過簡單的浸泡 過程即可在Ag片表面原位生長出Ag2S納米片薄膜，納米片厚度約為20nm左右。該方法能 耗低，又無需使用任何表面活性劑和其它化學(xué)添加劑，只需將S粉、有機(jī)溶劑和銀基底共置 于玻璃或塑料材質(zhì)反應(yīng)容器中，靜置4小時以上取出Ag片自然干燥，即獲得高覆蓋率、高純 度、擁有正五邊形完美形貌的Ag2S納米片薄膜，Ag2S薄膜與Ag基底的粘結(jié)力很強(qiáng)， 一般的 超聲過程不會使其脫落，薄膜的厚度可由浸泡時間控制。該方法還可剪裁不同形狀的金屬 Ag片、選用不同容量的容器制備出形狀、面積不同的Ag2S晶體薄膜。
本發(fā)明對所要解決的問題采取的技術(shù)方案是 —種片狀硫化銀納米晶組成的大面積薄膜材料的制備方法，其特征在于首先將 硫粉加入到容器中，然后加入有機(jī)溶劑N， N-二甲基甲酰胺、無水乙醇、異丙醇或正丁醇，有 機(jī)溶劑的體積大于容器容積的一半，再將具有潔凈金屬銀表面的基底材料傾斜或水平置于 容器底部，并避免與硫粉直接接觸，其具有潔凈金屬銀表面的基底材料和單質(zhì)硫粉沉浸于 有機(jī)溶劑液面之下，在20 6(TC溫度范圍內(nèi)反應(yīng)4 184小時，反應(yīng)物中單質(zhì)硫粉的濃 度保持在飽和狀態(tài)，即在具有潔凈金屬銀表面的基底材料表面原位制得片狀結(jié)構(gòu)硫化銀納 米晶組成的大面積薄膜材料，產(chǎn)物用無水乙醇洗滌，室溫干燥即可，其中所述的容器為玻璃
4瓶、聚四氟乙烯反應(yīng)釜或其它耐所述的有機(jī)溶劑的容器。 本發(fā)明的技術(shù)方案中，所述的潔凈金屬銀基底材料是指金屬銀箔片。 本發(fā)明的技術(shù)方案中，獲得具有潔凈金屬銀表面的基底材料的方法，是將具有金
屬銀表面的基底材料置于無水乙醇中，用超聲波清洗器清洗3分鐘后浸泡于N， N-二甲基甲
酰胺(DMF)N， N-二甲基甲酰胺、無水乙醇、異丙醇或正丁醇中待用。 本發(fā)明的優(yōu)點 1、在低溫下，用簡單的有機(jī)溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)，通過一步化學(xué)反應(yīng)直接在金屬銀 表面原位制備由片狀硫化銀納米晶組成的光電薄膜，生成的硫化銀產(chǎn)物純度高，能夠獲得 結(jié)構(gòu)對稱的正五邊形納米片狀晶體。 2、在室溫溫度下即可反應(yīng)，反應(yīng)條件溫和，無需加熱、光照、微波輻射等傳統(tǒng)的能 量驅(qū)動反應(yīng)進(jìn)行，能耗低(室溫反應(yīng)無能耗)，操作方便，反應(yīng)快捷，只需將兩種反應(yīng)物沉浸 在有機(jī)溶劑中，可以避免其它濕法化學(xué)反應(yīng)制備所造成的產(chǎn)品不純的現(xiàn)象，而且生成的硫 化銀薄膜的形狀、面積、厚度等均可由反應(yīng)物Ag片、有機(jī)溶劑的種類、及反應(yīng)時間等進(jìn)行控制。 3、本發(fā)明將兩種反應(yīng)物直接沉浸于有機(jī)溶劑中，不需要特殊的反應(yīng)容器，并且能 夠在金屬銀表面上直接成膜，從而克服了凝膠法、氣相沉淀法、噴霧高溫分解等方法工藝復(fù) 雜的缺點。 4、無需用到毒性較大的溶劑如三苯基膦、水合肼、乙二胺、十八烯等，屬于環(huán)境友 好型反應(yīng)。同時不需要用到任何表面活性劑如十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)等，能夠大面 積制備，便于工業(yè)化生產(chǎn)和技術(shù)推廣。 5、低溫實驗重復(fù)性好，薄膜表面非常均勻平整，解決了其他方法晶體薄膜不均勻 的問題。


圖1、實施例1制備的硫化銀納米晶薄膜材料的掃描電子顯微照片 圖2、實施例2制備的硫化銀納米晶薄膜材料的掃描電子顯微照片 圖3、實施例3制備的硫化銀納米晶薄膜材料的掃描電子顯微照片 圖4、實施例4制備的硫化銀納米晶薄膜材料的掃描電子顯微照片 圖5、實施例5制備的硫化銀納米晶薄膜材料的掃描電子顯微照片 圖6、實施例6制備的硫化銀納米晶薄膜材料的掃描電子顯微照片 圖7、實施例7制備的硫化銀納米晶薄膜材料的掃描電子顯微照片 圖8、實施例8制備的硫化銀納米晶薄膜材料的掃描電子顯微照片 圖9、實施例9制備的硫化銀納米晶薄膜材料的掃描電子顯微照片 圖10、實施例10制備的硫化銀納米晶薄膜材料的掃描電子顯微照片 圖11、實施例11制備的硫化銀納米晶薄膜材料的掃描電子顯微照片 圖12、實施例12制備的硫化銀納米晶薄膜材料的掃描電子顯微照片 圖13、實施例13制備的硫化銀納米晶薄膜材料的掃描電子顯微照片 圖14、實施例14制備的硫化銀納米晶薄膜材料的掃描電子顯微照片 圖15、實施例15制備的硫化銀納米晶薄膜材料的掃描電子顯微照片
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圖16、實施例1中產(chǎn)品的XRD圖譜(標(biāo)示的*號表示銀)
圖17 、實施例1中產(chǎn)品的EDX圖譜
具體實施例方式
下面通過實施例進(jìn)一步說明本片狀硫化銀納米晶組成的大面積薄膜材料的制備 方法。 實施例1 1、準(zhǔn)備工作將分析純銀片(長2cm，寬0. 3cm，厚0. 2mm)展平后置于無水乙醇中， 用超聲波清洗器清洗3分鐘后浸泡于無水乙醇中待用；將聚四氟乙烯反應(yīng)釜(容積20ml) 依次用自來水、蒸餾水、無水乙醇洗滌，干燥后待用； 2、反應(yīng)步驟稱取O. Olg硫粉放于步驟1處理過的聚四氟乙烯反應(yīng)釜(容積20ml)
中，填充15ml無水乙醇，將處理過的金屬銀箔片傾斜放入聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，避免與硫
粉直接接觸！將聚四氟乙烯反應(yīng)釜置于穩(wěn)定處，在2(TC反應(yīng)64小時； 3、后處理反應(yīng)結(jié)束后，用無水乙醇清洗產(chǎn)物3次后于室溫下干燥至產(chǎn)物表面無
乙醇?xì)埩艏纯桑玫搅蚧y薄膜樣品，然后小心轉(zhuǎn)入樣品瓶中，在避光、干燥的環(huán)境中保存。
產(chǎn)品顏色為黑色，在掃描電子顯微鏡下的微觀結(jié)構(gòu)為平面正五邊形的片狀納米晶(厚度約
20nm)。掃描電子顯微照片見圖l。產(chǎn)品的X-射線粉末衍射(XRD)圖譜見圖16，標(biāo)示的*
號表示銀。產(chǎn)品的能譜分析(EDX)圖譜見圖17。 實施例2 1、準(zhǔn)備工作同實施例1。 2、反應(yīng)步驟稱取O. Olg硫粉放于步驟1處理過的聚四氟乙烯反應(yīng)釜(容積20ml)
中，填充15ml無水乙醇，將處理過的金屬銀箔片傾斜放入聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，避免與硫
粉直接接觸！將聚四氟乙烯反應(yīng)釜置于穩(wěn)定處，在2(TC反應(yīng)184小時； 3、后處理同實施例1。產(chǎn)品顏色為黑色，在掃描電子顯微鏡下的微觀結(jié)構(gòu)為平面
正五邊形的片狀納米晶。掃描電子顯微照片見圖2。 實施例3 1、準(zhǔn)備工作將分析純銀片(長lcm，寬O. 3cm，厚0. 2mm)展平后置于無水乙醇中， 用超聲波清洗器清洗3分鐘后浸泡于無水乙醇中待用；將聚四氟乙烯反應(yīng)釜(容積20ml) 依次用自來水、蒸餾水、無水乙醇洗滌，干燥后待用； 2、反應(yīng)步驟稱取O. Olg硫粉放于步驟1處理過的聚四氟乙烯反應(yīng)釜(容積20ml) 中，填充15ml無水乙醇，將處理過的金屬銀箔片水平放到反應(yīng)釜底部，避免與硫粉直接接 觸！將反應(yīng)釜置于穩(wěn)定處，在6(TC反應(yīng)4小時； 3、后處理同實施例1。產(chǎn)品顏色為黑色，在掃描電子顯微鏡下的微觀結(jié)構(gòu)為片狀
納米晶。掃描電子顯微照片見圖3。 實施例4 1、準(zhǔn)備工作同實施例3 ; 2、反應(yīng)步驟稱取O. Olg硫粉放于步驟1處理過的聚四氟乙烯反應(yīng)釜(容積20ml) 中，填充15ml無水乙醇，將處理過的金屬銀箔片水平放到反應(yīng)釜底部，避免與硫粉直接接 觸！將反應(yīng)釜置于穩(wěn)定處，在6(TC反應(yīng)8小時；
6v
3、后處理同實施例1。產(chǎn)品顏色為黑色，在掃描電子顯微鏡下的微觀結(jié)構(gòu)為片狀
納米晶。掃描電子顯微照片見圖4。 實施例5 1、準(zhǔn)備工作同實施例3 ; 2、反應(yīng)步驟稱取O. Olg硫粉放于步驟1處理過的聚四氟乙烯反應(yīng)釜(容積20ml)中，填充15ml無水乙醇，將處理過的金屬銀箔片水平放到反應(yīng)釜底部，避免與硫粉直接接觸！將反應(yīng)釜置于穩(wěn)定處，在6(TC反應(yīng)24小時； 3、后處理同實施例1。產(chǎn)品顏色為黑色，在掃描電子顯微鏡下的微觀結(jié)構(gòu)為片狀納米晶。掃描電子顯微照片見圖5。
實施例6 1、準(zhǔn)備工作將分析純銀片(長lcm，寬O. 3cm，厚0. 2mm)展平后置于無水乙醇中，用超聲波清洗器清洗3分鐘后浸泡于N， N- 二甲基甲酰胺中待用；將玻璃瓶(容積8ml)依次用自來水、蒸餾水、無水乙醇洗滌，干燥后待用； 2、反應(yīng)步驟稱取0. Olg硫粉于玻璃瓶(容積8ml)中，填充7mlN， N- 二甲基甲酰胺，將處理過的金屬銀箔片水平放到玻璃瓶底部，避免與硫粉直接接觸！將玻璃瓶置于穩(wěn)定處，在2(TC反應(yīng)8小時； 3、后處理同實施例1。產(chǎn)品顏色為黑色，在掃描電子顯微鏡下的微觀結(jié)構(gòu)為片狀
納米晶。掃描電子顯微照片見圖6。 實施例7 1、準(zhǔn)備工作同實施例6 ; 2、反應(yīng)步驟稱取0. Olg硫粉放于步驟1處理過的玻璃瓶(容積8ml)中，填充7mlN， N-二甲基甲酰胺，將處理過的金屬銀箔片水平放到玻璃瓶底部，避免與硫粉直接接觸！將玻璃瓶置于穩(wěn)定處，在2(TC反應(yīng)12小時； 3、后處理同實施例1。產(chǎn)品顏色為黑色，在掃描電子顯微鏡下的微觀結(jié)構(gòu)為片狀
納米晶。掃描電子顯微照片見圖7。 實施例8 1、準(zhǔn)備工作同實施例6 ; 2、反應(yīng)步驟稱取0. Olg硫粉放于步驟1處理過的玻璃瓶(容積8ml)中，填充7mlN， N-二甲基甲酰胺，將處理過的金屬銀箔片水平放到玻璃瓶底部，避免與硫粉直接接觸！將玻璃瓶置于穩(wěn)定處，在2(TC反應(yīng)24小時； 3、后處理同實施例1。產(chǎn)品顏色為黑色，在掃描電子顯微鏡下的微觀結(jié)構(gòu)為片狀
納米晶。掃描電子顯微照片見圖8。 實施例9 1、準(zhǔn)備工作同實施例6 ; 2、反應(yīng)步驟稱取0. Olg硫粉放于步驟1處理過的玻璃瓶(容積8ml)中，填充7mlN， N-二甲基甲酰胺，將處理過的金屬銀箔片水平放到玻璃瓶底部，避免與硫粉直接接觸！將玻璃瓶置于穩(wěn)定處，在2(TC反應(yīng)35小時； 3、后處理同實施例1。產(chǎn)品顏色為黑色，在掃描電子顯微鏡下的微觀結(jié)構(gòu)為片狀納米晶。掃描電子顯微照片見圖9。
實施例10 1、準(zhǔn)備工作同實施例6 ; 2、反應(yīng)步驟稱取0. Olg硫粉放于步驟1處理過的玻璃瓶(容積8ml)中，填充7mlN， N-二甲基甲酰胺，將處理過的金屬銀箔片水平放到玻璃瓶底部，避免與硫粉直接接觸！將玻璃瓶置于穩(wěn)定處，在25t:反應(yīng)24小時； 3、后處理同實施例1。產(chǎn)品顏色為黑色，在掃描電子顯微鏡下的微觀結(jié)構(gòu)為片狀納米晶。掃描電子顯微照片見圖10。
實施例11 1、準(zhǔn)備工作將分析純銀片(長lcm，寬O. 3cm，厚0. 2mm)展平后置于無水乙醇中，用超聲波清洗器清洗3分鐘后浸泡于N，N-二甲基甲酰胺中待用；將聚四氟乙烯反應(yīng)釜(容積20ml)依次用自來水、蒸餾水、無水乙醇洗滌，干燥后待用； 2、反應(yīng)步驟稱取O. Olg硫粉放于步驟1處理過的聚四氟乙烯反應(yīng)釜(容積20ml)中，填充15mlN， N-二甲基甲酰胺，將處理過的金屬銀箔片水平放到反應(yīng)釜底部，避免與硫粉直接接觸！將反應(yīng)釜置于穩(wěn)定處，在6(TC反應(yīng)4小時； 3、后處理同實施例1。產(chǎn)品顏色為黑色，在掃描電子顯微鏡下的微觀結(jié)構(gòu)為片狀
納米晶。掃描電子顯微照片見圖11。 實施例12 1、準(zhǔn)備工作同實施例11 ; 2、反應(yīng)步驟稱取0. Olg硫粉于聚四氟乙烯反應(yīng)釜(容積20ml)中，填充15mlN，N-二甲基甲酰胺，將處理過的金屬銀箔片水平放到反應(yīng)釜底部，避免與硫粉直接接觸！將反應(yīng)釜置于穩(wěn)定處，在6(TC反應(yīng)8小時； 3、后處理同實施例1。產(chǎn)品顏色為黑色，在掃描電子顯微鏡下的微觀結(jié)構(gòu)為片狀
納米晶。掃描電子顯微照片見圖12。 實施例13 1、準(zhǔn)備工作同實施例11 ; 2、反應(yīng)步驟稱取O. Olg硫粉放于步驟1處理過的聚四氟乙烯反應(yīng)釜(容積20ml)中，填充15mlN， N-二甲基甲酰胺，將處理過的金屬銀箔片水平放到反應(yīng)釜底部，避免與硫粉直接接觸！將反應(yīng)釜置于穩(wěn)定處，在6(TC反應(yīng)24小時； 3、后處理同實施例1。產(chǎn)品顏色為黑色，在掃描電子顯微鏡下的微觀結(jié)構(gòu)為片狀納米晶。掃描電子顯微照片見圖13。
實施例14 1、準(zhǔn)備工作將分析純銀片(長3. 5cm，寬0. 5cm，厚0. 2mm)展平后置于無水乙醇中，用超聲波清洗器清洗3分鐘后浸泡于異丙醇中待用；將聚四氟乙烯反應(yīng)釜(容積20ml)依次用自來水、蒸餾水、無水乙醇洗滌，干燥后待用； 2、反應(yīng)步驟稱取O. Olg硫粉放于步驟1處理過的聚四氟乙烯反應(yīng)釜(容積20ml)中，填充15ml異丙醇，將處理過的金屬銀箔片傾斜放到反應(yīng)釜內(nèi)部，避免與硫粉直接接觸！將反應(yīng)釜置于穩(wěn)定處，在2(TC反應(yīng)64小時； 3、后處理同實施例1。產(chǎn)品顏色為黑色，在掃描電子顯微鏡下的微觀結(jié)構(gòu)為片狀納米晶。掃描電子顯微照片見圖14。
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實施例15 1、準(zhǔn)備工作將分析純銀片(長3. 5cm，寬0. 5cm，厚0. 2mm)展平后置于無水乙醇中，用超聲波清洗器清洗3分鐘后浸泡于正丁醇中待用；將聚四氟乙烯反應(yīng)釜(容積20ml)依次用自來水、蒸餾水、無水乙醇洗滌，干燥后待用； 2、反應(yīng)步驟稱取O. Olg硫粉放于步驟1處理過的聚四氟乙烯反應(yīng)釜(容積20ml)中，填充15ml正丁醇，將處理過的金屬銀箔片傾斜放到反應(yīng)釜內(nèi)部，避免與硫粉直接接觸！將反應(yīng)釜置于穩(wěn)定處，在2(TC反應(yīng)64小時； 3、后處理同實施例1。產(chǎn)品顏色為黑色，在掃描電子顯微鏡下的微觀結(jié)構(gòu)為片狀納米晶。掃描電子顯微照片見圖15。 本發(fā)明使用簡單的有溶劑N， N-二甲基甲酰胺、無水乙醇、異丙醇或正丁醇作為反應(yīng)介質(zhì)，在低溫下直接采用單質(zhì)硫與金屬銀基底經(jīng)過一步反應(yīng)原位制備出大面積的片狀硫化銀納米晶組成的半導(dǎo)體薄膜材料，反應(yīng)能耗低或者沒有能耗。沒有用到任何添加劑及表面活性劑，屬于環(huán)境友好型反應(yīng)。不需要后續(xù)的提純步驟，薄膜表面均勻、平整。操作方便，反應(yīng)快捷，便于工業(yè)化生產(chǎn)和技術(shù)推廣。因為較少的能源消耗和產(chǎn)品簡單的后處理會大大降低成本。
權(quán)利要求
一種片狀硫化銀納米晶組成的大面積薄膜材料的制備方法，其特征在于首先將硫粉加入到容器中，然后加入有機(jī)溶劑N，N-二甲基甲酰胺、無水乙醇、異丙醇或正丁醇，有機(jī)溶劑的體積大于容器容積的一半，再將具有潔凈金屬銀表面的基底材料傾斜或水平置于容器底部，并避免與硫粉直接接觸，其具有潔凈金屬銀表面的基底材料，單質(zhì)硫粉，沉浸于有機(jī)溶劑液面之下，在20～60℃溫度范圍內(nèi)反應(yīng)4～184小時，反應(yīng)物中單質(zhì)硫粉的濃度保持在飽和狀態(tài)，即在具有潔凈金屬銀表面的基底材料表面原位制得片狀結(jié)構(gòu)硫化銀納米晶組成的大面積薄膜材料，產(chǎn)物用無水乙醇洗滌，室溫干燥即可，其中所述的容器為玻璃瓶、聚四氟乙烯反應(yīng)釜或其它耐所述的有機(jī)溶劑的容器。
2. 如權(quán)利要求1所述的片狀硫化銀納米晶組成的大面積薄膜材料的制備方法，其特征 在于所述的潔凈金屬銀基底材料是指金屬銀箔片。
3. 如權(quán)利要求1所述的片狀硫化銀納米晶組成的大面積薄膜材料的制備方法，其特征在于獲得具有潔凈金屬銀表面的基底材料的方法，是將具有金屬銀表面的基底材料置于無水乙醇中，用超聲波清洗器清洗3分鐘后浸泡于N，N-二甲基甲酰胺、無水乙醇、異丙醇或 正丁醇中待用。
全文摘要
一種低溫下原位合成片狀硫化銀納米晶光電薄膜的化學(xué)方法。該方法先將硫粉加入到容器中，然后加入有機(jī)溶劑，有機(jī)溶劑的體積大于容器容積的1/2，再將具有潔凈金屬銀表面的基底材料傾斜或水平置于容器底部，避免與硫粉直接接觸。把其基底材料和硫粉沉浸于溶劑液面之下，在20～60℃溫度反應(yīng)4～184小時，反應(yīng)物中單質(zhì)硫粉的濃度保持在飽和狀態(tài)，即在具有潔凈金屬銀表面的基底材料表面原位制得片狀硫化銀納米晶組成的薄膜材料，產(chǎn)物用無水乙醇洗滌，室溫干燥即可。獲得具有潔凈金屬銀表面基底材料的方法，是將具有金屬銀表面的基底材料置于無水乙醇中，用超聲波清洗器清洗3分鐘后浸泡于DMF或無水乙醇中待用。本方法低溫、低能耗、方便快捷，便于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號H01L31/032GK101786650SQ20101011140
公開日2010年7月28日 申請日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者李品將, 李大鵬, 楊風(fēng)嶺, 法文君, 賈會敏, 趙紅曉, 鄭直, 雷巖 申請人:許昌學(xué)院;鄭直