專利名稱：一種納米態(tài)Cu₇Te₄半導(dǎo)體材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米態(tài)半導(dǎo)體材料的制備方法。
背景技術(shù)：
納米粉體因其尺寸效應(yīng)具有獨(dú)特的物理、化學(xué)性能而引起人們高度重視， 近年來，碲化銅因具有高熱電動(dòng)勢和通過摻雜可獲得p型和n型材料的優(yōu)點(diǎn)， 而廣泛應(yīng)用于熱電器件、太陽能電池、超離子導(dǎo)體等領(lǐng)域，但采用將銅粉和碲 粉放置在真空管中，控制溫度在500 600°C，發(fā)生固相反應(yīng)來獲得；或者采 用有惡臭氣味的，有毒的碲化氫與水溶液中的金屬離子反應(yīng)制備得到，都存在 碲化銅產(chǎn)物通常不純，為多種計(jì)量比化合物的混合物。并且這些方法存在著設(shè) 備昂貴，操作復(fù)雜，成本高，危險(xiǎn)性大的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有方法制備出的納米態(tài)半導(dǎo)體材料在制備過程中 設(shè)備昂貴、操作復(fù)雜、成本高、危險(xiǎn)性大，得到產(chǎn)品的純度低的問題，而提供 一種納米態(tài)Cu7Te4半導(dǎo)體材料的制備方法。
納米態(tài)Qi7Te4半導(dǎo)體材料的制備按以下步驟實(shí)現(xiàn) 一、稱取0,23g的亞碲 酸鈉，然后依次加入5mL的去離子水、20 25mL的丙酮、5mL的聯(lián)胺和0.5g 的乙酸銅，而后放在磁力攪拌器上攪拌30 60min，得混合溶液A; 二、將混 合溶液A加入到有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，密封，然后在溫度為160 220'C的條件下熱處理12 24h，自然冷卻至室溫，得Qi7Te4半導(dǎo)體材料前軀體； 三、將Cu7Te4半導(dǎo)體材料前軀體過濾、洗滌3 5次，然后在溫度為60。C的條件 下，干燥5 10h,即得納米態(tài)Qi7Te4半導(dǎo)體材料；步驟二中混合溶液A的加 入量為聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜容積的60% 80°/0。
本發(fā)明得到的納米態(tài)Qi7Te4半導(dǎo)體材料為結(jié)晶度好、粒度分布窄的粉體， 本發(fā)明得到的納米態(tài)0171^4半導(dǎo)體材料純度高達(dá)99%以上。
本發(fā)明采用溶劑熱法制備出的納米態(tài)Cu7Te4半導(dǎo)體材料合成時(shí)間短，在 低溫條件下就可控制，設(shè)備造價(jià)低并且操作簡單，成本低廉、無毒、反應(yīng)壓力小且反應(yīng)溫度低(危險(xiǎn)性大大降低)并容易實(shí)現(xiàn)得到結(jié)晶度高、顆粒均勻的粉 體材料。


圖1是具體實(shí)施方式
十八中所得產(chǎn)物納米態(tài)Qi7Te4半導(dǎo)體材料的X射線 衍射分析圖譜，圖2是具體實(shí)施方式
十八所得到納米態(tài)Qi7Te4半導(dǎo)體材料的 SEM照片，圖3是是具體實(shí)施方式
十八所得到納米態(tài)Qi7Te4半導(dǎo)體材料的 TEM照片。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式
，還包括各具體實(shí)施方 式間的任意組合。
具體實(shí)施方式
一:本實(shí)施方式納米態(tài)Cu7Te4半導(dǎo)體材料的制備按以下步驟 實(shí)現(xiàn) 一、稱取0.23￡的亞碲酸鈉，然后依次加入5mL的去離子水、20 25mL 的丙酮、5mL的聯(lián)胺和0.5g的乙酸銅，而后放在磁力攪拌器上攪拌30 60min， 得混合溶液A; 二、將混合溶液A加入到有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中， 密封，然后在溫度為160 220。C的條件下熱處理12 24h，自然冷卻至室溫， 得Cu7Te4半導(dǎo)體材料前軀體；三、將Qi7Te4半導(dǎo)體材料前軀體過濾、洗滌3 5 次，然后在溫度為6(TC的條件下，干燥5 10h，即得納米態(tài)Qi7Te4半導(dǎo)體材料； 步驟二中混合溶液A的加入量為聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜容積的60% 80%。
本實(shí)施方式是采用溶劑熱法合成了純相的納米態(tài)Qi7Te4半導(dǎo)體材料。溶劑 熱法是以有機(jī)溶劑作為反應(yīng)體系，通過對(duì)反應(yīng)體系加熱、加壓(或自生成蒸汽 壓)，創(chuàng)造一個(gè)相對(duì)高溫、高壓的反應(yīng)環(huán)境，使得通常難溶或不溶的物質(zhì)溶解 并且重結(jié)晶來制備材料，由于反應(yīng)是在一個(gè)密封的水溶液環(huán)境中進(jìn)行，所以在 較低溫度、常壓的外界環(huán)境下就可制得其它方法無法制備的物質(zhì)。
本實(shí)施方式中所使用的原材料市場可以購買，大大降低了生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施方式
二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中丙酮的 加入量為22mL。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中攪拌時(shí) 間為40 50min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟一中攪拌時(shí) 間為45min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三或四不同的是步驟一中攪 拌速度為4000 8000r/min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
三或四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三或四不同的是步驟一中攪 拌速度為5000 7000 r/min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
三或四相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三或四不同的是步驟一中攪 拌速度為6000r/min。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
三或四相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
五、六或七不同的是步驟二 中溫度為170 210°C。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
五、六或七相同。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
五、六或七不同的是步驟二 中溫度為18(TC。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
五、六或七相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、三、四、八或九不同的 是步驟二中熱處理時(shí)間為14 20h。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一、三、 四、八或九相同。
具體實(shí)施方式
十一本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、三、四、八或九不同 的是步驟二中熱處理時(shí)間為16h。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
一、三、四、 八或九相同。
具體實(shí)施方式
十二本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十或十一不同的是步驟二 中混合溶液A的加入量為聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜容積的65% 75%。 其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
十或十一相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十或十一不同的是步驟二 中混合溶液A的加入量為聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜容積的70%。其它步 驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
十或十一相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、三、四、八、九、十 二或十三不同的是步驟三中洗滌次數(shù)為4次。其它步驟及參數(shù)與
具體實(shí)施例方式
一、三、四、八、九、十二或十三相同。
具體實(shí)施方式
十五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方 十四不同的是步驟三中依 次用丙酮和去離子水進(jìn)行洗滌。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式
十四相同。
具體實(shí)施方式
十六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、三、四、八、九、十 二、十三或十五不同的是步驟三中干燥時(shí)間為6 9h。其它步驟及參數(shù)與具體 實(shí)施方式一、三、四、八、九、十二、十三或十五相同。
具體實(shí)施方式
十七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一、三、四、八、九、十 二、十三或十五不同的是步驟三中干燥時(shí)間為8h。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí) 施方式一、三、四、八、九、十二、十三或十五相同。
具體實(shí)施方式
十八:本實(shí)施方式納米態(tài)Qi7Te4半導(dǎo)體材料的制備按以下步 驟實(shí)現(xiàn) 一、稱取0.23g的亞碲酸鈉，然后依次加入5mL的去離子水、22mL 的丙酮、5!1丄的聯(lián)胺和0.5§的乙酸銅，而后放在磁力攪拌器上攪拌45min，得 混合溶液A; 二、將混合溶液A加入到有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中， 密封，然后在溫度為20(TC的條件下熱處理16h，自然冷卻至室溫，得Cu7Te4 半導(dǎo)體材料前軀體；三、將Qi7Te4半導(dǎo)體材料前軀體過濾、洗滌3次，然后在 溫度為60'C的條件下，干燥8h，即得納米態(tài)Cu7Te4半導(dǎo)體材料；步驟二中混合 溶液A的加入量為聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜容積的70%。
采用本實(shí)施方式制備得到的Cu7Te4半導(dǎo)體材料為粉狀物，且本實(shí)施方式 得到的Qi7Te4半導(dǎo)體材料的形貌為納米球形粒子。
本實(shí)施方式得到的納米態(tài)Qi7Te4半導(dǎo)體材料經(jīng)測得純度為99.62%。
本實(shí)施方式得到的納米態(tài)Cu7Te4半導(dǎo)體材料的X射線衍射分析(XRD) 圖譜如圖1所示，從圖1中可以看出本實(shí)施方式所得納米態(tài)Qi7Te4半導(dǎo)體材 料為六方晶相，結(jié)晶度高，純度高，沒有雜相。
本實(shí)施方式得到的納米態(tài)Cu7Te4半導(dǎo)體材料的SEM照片如圖2所示，從 圖2中可以看出本實(shí)施方式所得納米態(tài)Qi7Te4半導(dǎo)體材料為均一的球形粒子。
本實(shí)施方式得到的納米態(tài)Qi7Te4半導(dǎo)體材料的TEM照片如圖3所示，從 圖3中可以看出本實(shí)施方式所得納米態(tài)Cii7Te4半導(dǎo)體材料為30 50nm粒子。
具體實(shí)施方式
十九:本實(shí)施方式納米態(tài)Cu7Te4半導(dǎo)體材料的制備按以下步 驟實(shí)現(xiàn) 一、稱取023g的亞碲酸鈉，然后依次加入5mL的去離子水、25mL 的丙酮、5mL的聯(lián)胺和0.5g的乙酸銅，而后放在磁力攪拌器上攪拌60min，得 混合溶液A; 二、將混合溶液A加入到有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中， 密封，然后在溫度為22(TC的條件下熱處理18h，自然冷卻至室溫，得CU7Te4半導(dǎo)體材料前軀體；三、將Cii7Te4半導(dǎo)體材料前軀體過濾、洗滌5次，然后在 溫度為6(TC的條件下，干燥8h，即得納米態(tài)Qi7Te4半導(dǎo)體材料；步驟二中混合 溶液A的加入量為聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜容積的80%。
本實(shí)施方式得到的納米態(tài)Qi7Te4半導(dǎo)體材料經(jīng)測得純度為99.64%。
權(quán)利要求
1、一種納米態(tài)Cu7Te4半導(dǎo)體材料的制備方法，其特征在于Cu7Te4半導(dǎo)體材料的制備按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、稱取0.23g的亞碲酸鈉，然后依次加入5mL的去離子水、20～25mL的丙酮、5mL的聯(lián)胺和0.5g的乙酸銅，而后放在磁力攪拌器上攪拌30～60min，得混合溶液A；二、將混合溶液A加入到有聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜中，密封，然后在溫度為160～220℃的條件下熱處理12～24h，自然冷卻至室溫，得Cu7Te4半導(dǎo)體材料前軀體；三、將Cu7Te4半導(dǎo)體材料前軀體過濾、洗滌3～5次，然后在溫度為60℃的條件下，干燥5～10h，即得納米態(tài)Cu7Te4半導(dǎo)體材料；步驟二中混合溶液A的加入量為聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜容積的60％～80％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種納米態(tài)Oi7Te4半導(dǎo)體材料的制備方法，其 特征在于步驟一中攪拌時(shí)間為40 50min。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種納米態(tài)Cu7Te4半導(dǎo)體材料的制備方法， 其特征在于步驟一中攪拌速度為4000 8000r/min。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種納米態(tài)Oi7Te4半導(dǎo)體材料的制備方法，其 特征在于步驟二中溫度為170 210°C。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或4所述的一種納米態(tài)Cu7Te4半導(dǎo)體材料的制備 方法，其特征在于步驟二中熱處理時(shí)間為14 20h。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種納米態(tài)Cii7Te4半導(dǎo)體材料的制備方法，其 特征在于步驟二中混合溶液A的加入量為聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓反應(yīng)釜容積 的65% 75%。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 4或6所述的一種納米態(tài)Qi7Te4半導(dǎo)體材料的制 備方法，其特征在于步驟三中洗滌次數(shù)為4次。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種納米態(tài)Cu7Te4半導(dǎo)體材料的制備方法，其 特征在于步驟三中依次用丙酮和去離子水進(jìn)行洗漆。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2、 4、 6或8所述的一種納米態(tài)Qi7Te4半導(dǎo)體材料 的制備方法，其特征在于步驟三中干燥時(shí)間為6 9h。
全文摘要
一種納米態(tài)Cu₇Te₄半導(dǎo)體材料的制備方法，它涉及一種納米態(tài)半導(dǎo)體材料的制備方法。它解決了現(xiàn)有方法制備出的納米態(tài)半導(dǎo)體材料在制備過程中設(shè)備昂貴、操作復(fù)雜、成本高、危險(xiǎn)性大，得到產(chǎn)品的純度低的問題。制備方法一、制備混合溶液A；二、制備Cu₇Te₄半導(dǎo)體材料前軀體；三、將Cu₇Te₄半導(dǎo)體材料前軀體過濾、洗滌，干燥。本發(fā)明是采用溶劑熱法合成的方法實(shí)現(xiàn)了在低溫、友好條件下制得Cu₇Te₄半導(dǎo)體材料前軀體。本發(fā)明得到的產(chǎn)品純度高，本發(fā)明原材料價(jià)格便宜、工藝簡單、設(shè)備簡單，無危險(xiǎn)性且設(shè)備造價(jià)低。
文檔編號(hào)C01B19/00GK101654228SQ200910072890
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者琳 王, 群 王, 金仁成, 剛 陳 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)