專利名稱：Zn₃P₂納米棒的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米材料與納米技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Zn:A納米棒的制備方法。
技術(shù)背景近年來，由于能源問題的日益嚴重和能源轉(zhuǎn)換材料的備受重視，半導(dǎo)體材料的光電性能 研究已成為一個重要的熱點。作為一種光電材料，磷化鋅直接帶隙寬度為1.4 1.6eV，光吸 收系數(shù)高(>104cm—》且光擴散長度長( 13um)。這些特殊性能使得磷化鋅納米材料成為高效 率空間光探測器的最佳候選者，同時該材料非常適用于太陽能電池、光電器件、激光器等方 面的應(yīng)用。2006年G. Z. Shen等人以ZnS和GaP為原料，通過熱化學(xué)方法合成磷化鋅喇叭 狀納米線，在室溫下對其進行的光發(fā)電性能測試結(jié)果表明，該磷化鋅納米線在以585nm為中 心的區(qū)域有較寬的發(fā)射峰。Rusen Yang利用熱輔助激光燒蝕的方法合成了結(jié)晶良好且未氧化 的四方相磷化鋅磷化鋅層狀樹形納米材料、納米帶和晶須。光學(xué)測量顯示出該材料從紫外到 近紅外區(qū)的強吸收。研究表明磷化鋅納米材料具有運用于高效空間分辨光子探測器、光電器 件的巨大潛力。然而，激光燒蝕法等熱化學(xué)方法對合成儀器要求高，同時所需合成溫度也高， 不利于大型工業(yè)化。所以，尋找工藝簡單，成本低廉的磷化鋅一維納米材料的合成方法是有 必要的。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單、低成本、合成溫度低的ZnA納米棒的制備方法。 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是Zn:,P2納米棒的制備方法，其特征在于它包括 如下步驟1) .將下述三種原料①氯化鋅，②紅磷，③硼氫化鈉或硼氫化鉀，按ZnCl2: P: NaBH4 或KB&的摩爾比為1: 2: 1 5:4: IO的比例混合，得混合物；2) .將步驟l)的混合物在乙二胺介質(zhì)中超聲分散1 2小時，得到均勻的流變相物質(zhì)；3) .將步驟2)得到的流變相物質(zhì)移入聚四氟乙烯襯底的不銹鋼反應(yīng)釜中，在160 200°C 溫度下恒溫4 7天，然后自然冷卻，得到溶劑熱產(chǎn)物；4) .將步驟3)得到的溶劑熱產(chǎn)物用乙醇過濾3 5次，再溶于8(TC的乙二醇中恒溫攪拌 l小時，然后抽濾，得抽濾后的產(chǎn)物；5) .將步驟4)抽濾后的產(chǎn)物在80 100。C真空干燥6 12小時，得到黃灰色Zn:A納米 棒產(chǎn)物。步驟2)中，混合物與乙二胺介質(zhì)的比例為每5mmo1 ZnCl2溶于50 70 ml乙二胺。 步驟4)中，溶劑熱產(chǎn)物與乙二醇的比例為每lg溶劑熱產(chǎn)物溶于80 130ml乙二醇。 本發(fā)明采用超聲輔助流變相反應(yīng)與自組裝技術(shù)相結(jié)合合成的磷化鋅(Zn3P2)形貌為棒狀， 本發(fā)明工藝簡單，重現(xiàn)性好，且所用鋅源為鋅的無機化合物，價廉易得，低成本，磷源為安全無毒的紅磷，符合環(huán)境要求，由于該工藝不需要預(yù)燒處理，合成溫度低，從而減少了能耗 和反應(yīng)成本。本發(fā)明制備的磷化鋅納米棒為p型半導(dǎo)體材料，在納米光電子器件、太陽能電 池等方面具有良好的應(yīng)用前景。


圖1是實施例1的Zn:,P2納米棒產(chǎn)物的XRD圖； 圖2是實施例1的Zn:,P2納米棒產(chǎn)物的TEM圖； 圖3是實施例1的Zn:,P2納米棒產(chǎn)物中P元素的2p軌道的XPS圖； 圖4是實施例1的Zn:,P2納米棒產(chǎn)物中Zn元素的2p軌道的XPS圖。
具體實施方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不 僅僅局限于下面的實施例。實施例1:磷化鋅(Zn:iP2)納米棒的制備方法，它包括如下步驟1).將下述三種原料①氯化鋅，②紅磷，③硼氫化鈉，按ZnCl2: P: NaBH4的摩爾比為 1:2: 4的比例，稱取O. 694g ZnCL、 0. 3097g紅P及0. 7574g NaBH4，混合，得混合物；2).將步驟1)的混合物在60ml乙二胺介質(zhì)中超聲分散1小時(超聲波發(fā)生器的功率 為20 4000W，超聲波的頻率為10千赫 300兆赫)，得到均勻的流變相物質(zhì)；3) .將歩驟2)得到的流變相物質(zhì)移入聚四氟乙烯襯底的不銹鋼反應(yīng)釜中，在200'C溫度 下恒溫7天，然后自然冷卻，得到溶劑熱產(chǎn)物；4) .將步驟3)得到的溶劑熱產(chǎn)物用乙醇過濾5次，再溶于80°C 96nil的乙二醇中恒溫攪 拌1小時，然后抽濾，除去濾液，得抽濾后的產(chǎn)物；5) .將步驟4)抽濾后的產(chǎn)物在9(TC真空干燥10小時，得到黃灰色Zri3P2納米棒產(chǎn)物。 Zn3P2納米棒產(chǎn)物的XRD圖見圖1， Zri3P2納米棒產(chǎn)物的SEM圖見圖2， Zri3P2納米棒產(chǎn)物中P元素的2p軌道的XPS圖譜見圖3， Zn:,P2納米棒產(chǎn)物中Zn元素的2p軌道的XPS圖見圖4。 圖1中各衍射峰的位置和相對強度均與JCPDS卡片(73-1954)相吻合，表明產(chǎn)物為立方相Zn:,P2 (空間群為P4232), XRD圖譜中沒有其他衍射雜峰，說明本發(fā)明提出的流變相-自組裝法可以合成出單一物相的Zn:,P2。從圖2可以看出合成產(chǎn)物形貌為棒狀，長約1 y m，單根Zn:,P2納米棒直徑為50-60 nm。 從圖3、圖4可以看出合成產(chǎn)物Zn:,P2的XPS圖中，Zn2+: P3—的面積之比3: 2，符合Zn:,P2的化學(xué)計量比，且由圖3知，Zn:,P2產(chǎn)物表面有被氧化的現(xiàn)象。分析測試表明，得到的Zri3P2納米棒產(chǎn)物的形貌呈棒狀，長約lym，單根Zn:,P2納米棒直徑為50 60 nm。采用本發(fā)明合成的Zn:,P2納米棒具有良好的光學(xué)性能。如實例1得到的材料對紫外到藍光 范圍內(nèi)的光，有強吸收。實施例2:磷化鋅(Zn3P2)納米棒的制備方法，它包括如下步驟1).將下述三種原料①氯化鋅，②紅磷，③硼氫化鉀，按ZnCl2: P: KB&的摩爾比為 1: 2: 4的比例，稱取0. 694g ZnCl2、 0. 3097g紅P及0. 7574g NaBH4，混合，得混合物；2).將步驟1)的混合物在60ml乙二胺介質(zhì)中超聲分散1小時(超聲波發(fā)生器的功率 為20 4000W，超聲波的頻率為10千赫 300兆赫)，得到均勻的流變相物質(zhì)；3) .將步驟2)得到的流變相物質(zhì)移入聚四氟乙烯襯底的不銹鋼反應(yīng)釜中，在200'C溫度 下恒溫7天，然后自然冷卻，得到溶劑熱產(chǎn)物；4) .將步驟3)得到的溶劑熱產(chǎn)物用乙醇過濾5次，再溶于8(TC96ml的乙二醇中恒溫攪 拌1小時，然后抽濾，除去濾液，得抽濾后的產(chǎn)物；5) .將步驟4)抽濾后的產(chǎn)物在90'C真空干燥10小時，得到黃灰色Zn.,P2納米棒產(chǎn)物。 實施例3:Zn:iP2納米棒的制備方法，它包括如下步驟1) .將下述三種原料①氯化鋅，②紅磷，③硼氫化鈉，按ZnCl2: P: NaBH4的摩爾比為 1: 2: 1的比例混合，得混合物；2) .將步驟l)的混合物在乙二胺介質(zhì)中超聲分散l小時，得到均勻的流變相物質(zhì)；混合 物與乙二胺介質(zhì)的比例為每5mmo1 ZnCl2溶于50 ml乙二胺；3) .將步驟2)得到的流變相物質(zhì)移入聚四氟乙烯襯底的不銹鋼反應(yīng)釜中，在16(TC溫度 下恒溫4天，然后自然冷卻，得到溶劑熱產(chǎn)物；4) .將步驟3)得到的溶劑熱產(chǎn)物用乙醇過濾3次，再溶于8(TC的乙二醇中恒溫攪拌1 小時，然后抽濾，除去濾液，得抽濾后的產(chǎn)物；溶劑熱產(chǎn)物與乙二醇的比例為每lg溶劑熱 產(chǎn)物溶于80ml乙二醇；5) .將步驟4)抽濾后的產(chǎn)物在8(TC真空干燥6小時，得到黃灰色Zri3P2納米棒產(chǎn)物。 實施例4:ZnA納米棒的制備方法，它包括如下步驟1) .將下述三種原料①氯化鋅，②紅磷，③硼氫化鈉，按ZnCl2: P: NaBH4的摩爾比為 5:4: IO的比例混合，得混合物；2) .將步驟l)的混合物在乙二胺介質(zhì)中超聲分散2小時，得到均勻的流變相物質(zhì)；混合 物與乙二胺介質(zhì)的比例為每5腿o1 ZnCl2溶于70 ml乙二胺；3) .將步驟2)得到的流變相物質(zhì)移入聚四氟乙烯襯底的不銹鋼反應(yīng)釜中，在20(TC溫度 下恒溫7天，然后自然冷卻，得到溶劑熱產(chǎn)物；4) .將歩驟3)得到的溶劑熱產(chǎn)物用乙醇過濾5次，再溶于8(TC的乙二醇中恒溫攪拌1 小時，然后抽濾，除去濾液，得抽濾后的產(chǎn)物；溶劑熱產(chǎn)物與乙二醇的比例為每lg溶劑熱 產(chǎn)物溶于130ml乙二醇；5) .將歩驟4)抽濾后的產(chǎn)物在10(TC真空干燥12小時，得到黃灰色Zn3P2納米棒產(chǎn)物。 實施例5:Zn:,P2納米棒的制備方法，它包括如下步驟1).將下述三種原料①氯化鋅，②紅磷，③硼氫化鉀，按ZnCl2: P: KBH4的摩爾比為1: 2: 1的比例混合，得混合物；2) .將步驟1)的混合物在乙二胺介質(zhì)中超聲分散1小時，得到均勻的流變相物質(zhì)；混合 物與乙二胺介質(zhì)的比例為每5mmo1 ZnCV溶于50 ml乙二胺；3) .將步驟2)得到的流變相物質(zhì)移入聚四氟乙烯襯底的不銹鋼反應(yīng)釜中，在16(TC溫度 下恒溫4天，然后自然冷卻，得到溶劑熱產(chǎn)物；4) .將步驟3)得到的溶劑熱產(chǎn)物用乙醇過濾3次，再溶于8(TC的乙二醇中恒溫攪拌1小時，然后抽濾，除去濾液，得抽濾后的產(chǎn)物；溶劑熱產(chǎn)物與乙二醇的比例為每lg溶劑熱 產(chǎn)物溶于80ml乙二醇；5) .將步驟4)抽濾后的產(chǎn)物在8(TC真空干燥6小時，得到黃灰色Zn:,P2納米棒產(chǎn)物。 實施例6:ZnA納米棒的制備方法，它包括如下步驟1) .將下述三種原料①氯化鋅，②紅磷，③硼氫化鉀，按ZnCl2: P: KBH,的摩爾比為 5:4: 10的比例混合，得混合物；2) .將步驟l)的混合物在乙二胺介質(zhì)中超聲分散2小時，得到均勻的流變相物質(zhì)；混合 物與乙二胺介質(zhì)的比例為每5mmo1 ZnCL溶于70 ml乙二胺；3) .將步驟2)得到的流變相物質(zhì)移入聚四氟乙烯襯底的不銹鋼反應(yīng)釜中，在20(TC溫度 下恒溫7天，然后自然冷卻，得到溶劑熱產(chǎn)物；4) .將步驟3)得到的溶劑熱產(chǎn)物用乙醇過濾5次，再溶于80。C的乙二醇中恒溫攪拌1 小時，然后抽濾，除去濾液，得抽濾后的產(chǎn)物；溶劑熱產(chǎn)物與乙二醇的比例為每lg溶劑熱 產(chǎn)物溶于130ml乙二醇；5) .將步驟4)抽濾后的產(chǎn)物在IO(TC真空干燥12小時，得到黃灰色Zn,P,納米棒產(chǎn)物。
權(quán)利要求
1.Zn3P2納米棒的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1).將下述三種原料①氯化鋅，②紅磷，③硼氫化鈉或硼氫化鉀，按ZnCl2∶P∶NaBH4或KBH4的摩爾比為1∶2∶1～5∶4∶10的比例混合，得混合物；2).將步驟1)的混合物在乙二胺介質(zhì)中超聲分散1～2小時，得到均勻的流變相物質(zhì)；3).將步驟2)得到的流變相物質(zhì)移入聚四氟乙烯襯底的不銹鋼反應(yīng)釜中，在160～200℃溫度下恒溫4～7天，然后自然冷卻，得到溶劑熱產(chǎn)物；4).將步驟3)得到的溶劑熱產(chǎn)物用乙醇過濾3～5次，再溶于80℃的乙二醇中恒溫攪拌1小時，然后抽濾，得抽濾后的產(chǎn)物；5).將步驟4)抽濾后的產(chǎn)物在80～100℃真空干燥6～12小時，得到黃灰色Zn3P2納米棒產(chǎn)物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的Zn3P2納米棒的制備方法，其特征在于歩驟2)中，混合物與 乙二胺介質(zhì)的比例為每5咖o1 ZnCl2溶于50 70 ml乙二胺。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的Zn3P2納米棒的制備方法，其特征在于步驟4)中，溶劑熱產(chǎn) 物與乙二醇的比例為每lg溶劑熱產(chǎn)物溶于80 130ml乙二醇。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Zn₃P₂納米棒的制備方法。Zn₃P₂納米棒的制備方法，其特征在于它包括如下步驟1).按ZnCl₂∶P∶NaBH₄或KBH₄的摩爾比為1∶2∶1～5∶4∶10的比例混合，得混合物；2).將步驟1)的混合物在乙二胺介質(zhì)中超聲分散1～2小時，得到均勻的流變相物質(zhì)；3).將步驟2)得到的流變相物質(zhì)移入聚四氟乙烯襯底的不銹鋼反應(yīng)釜中，在160～200℃溫度下恒溫4～7天，然后自然冷卻，得到溶劑熱產(chǎn)物；4).將步驟3)得到的溶劑熱產(chǎn)物用乙醇過濾3～5次，再溶于80℃的乙二醇中恒溫攪拌1小時，然后抽濾；5).將步驟4)抽濾后的產(chǎn)物在80～100℃真空干燥6～12小時，得到黃灰色Zn₃P₂納米棒產(chǎn)物。本發(fā)明工藝簡單，符合環(huán)境要求，并且不需要預(yù)燒處理，合成溫度低，從而減少了能耗和反應(yīng)成本。
文檔編號C30B29/00GK101328607SQ200810047438
公開日2008年12月24日 申請日期2008年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月23日
發(fā)明者徐浩然, 彬 胡, 文 陳, 韓春華, 媛 高, 麥立強 申請人:武漢理工大學(xué)