專利名稱：微波水熱-超聲化學(xué)法制備SnS 粉體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種SnS粉體的制備方法，具體涉及一種微波水熱-超聲化學(xué)法制備 SnS粉體的方法。
背景技術(shù)：
目前，在眾多的太陽能電池中，硅太陽能電池由于其技術(shù)成熟，占據(jù)了主要市場(chǎng)。 薄膜太陽能電池，由于其成本相對(duì)硅太陽能電池來得低，而成為今后太陽能電池的發(fā)展方向，近年來，正交晶系的硫化亞錫(SnS)作為一種新型的太陽能電池材料。SnS是IV VI族具有層狀斜方晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料，其光學(xué)直接帶隙和間接帶隙分別為1. 3 1. 5eV和 1.0 1. leV，與太陽輻射中的可見光有很好的光譜匹配，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)25%，非常適合用作太陽能電池中的光吸收層，也可作為電致發(fā)光顯示器的近紅外探測(cè)器和光電壓設(shè)備。 另外構(gòu)成SnS的Sn元素和S元素地球含量豐富，而且無毒，因此，SnS作為一種具有潛在應(yīng)用前景的無毒、環(huán)保的新型光電轉(zhuǎn)換材料，近年來受到研究者的廣泛關(guān)注。目前，國內(nèi)外合成形貌新穎的SnS方法有Zhu等人[Zhu H L，Yang D R，Zhang H. Mater. Lett.，60 (2006) 2686-2689]采用水熱法在TGA輔助下合成SnS納米花，水熱法需要特定的實(shí)驗(yàn)裝置不宜大量生產(chǎn)；Reddy等人[Iteddy N K,Devika M,Ahsanulhaq Q,Cryst. Growth Des. ,10(2010)4769-4772.]用兩步法通過晶種合成正交盒子形狀的SnS粉體，該法步驟復(fù)雜，重復(fù)性差；Xu 等人[Xu Y, Al-Salim N, Bumby Cff, et al. J. Am. Chem. Soc.， 131(2009) 15990-15991.]在乙醇胺體系中合成SnS量子點(diǎn)，此反應(yīng)體系的原料昂貴；Keigo Aso 等人[Aso K, Hayashi A, Tatsumisago M. Cryst. Growth Des. ,11(2011)3900-3904]采用混合溶劑法在高溫條件下合成針狀和盤狀SnS納米粉體，此法高溫條件比較苛刻；黎陽等人[Li Y, Xie H Q，Tu J P. ActaPhys.-Chim. Sin. 25 (2009) 365-370.]通過高能球磨等方法制備SnS顆粒，所得的產(chǎn)物含有雜質(zhì)較多。因此必須開發(fā)一種適合工業(yè)化生產(chǎn)，制備工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)物純度高，反應(yīng)周期短的制備SnS粉體的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種設(shè)備簡(jiǎn)單，易于操作，制備時(shí)間短，成本低的微波水熱-超聲化學(xué)法制備SnS粉體的方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是1)將分析純的SnCl2 ·2Η20用無水乙醇配制成Sn2+濃度為0. 001mol/L 0. Olmol/ L的透明溶液A ；2)將分析純硫代乙酰胺(TAA)加入去離子水配制成S2_濃度為O.Olmol/L 0. lmol/L的透明溶液B;3)向溶液A中加入溶液B，使得Sn2+ S2_的摩爾比為1 (1 10)，形成前驅(qū)物溶液C;4)將溶液C倒入水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在30% 80%;密封水熱反應(yīng)釜，將其
3放入溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇控溫模式進(jìn)行反應(yīng)，水熱溫度控制在80°C 150°C， 壓力為小于2. OMPa,反應(yīng)時(shí)間控制在10 60min，反應(yīng)結(jié)束后，將水熱反應(yīng)釜置入數(shù)控超聲波反應(yīng)儀中，功率控制在200 500W，溫度控制在50 80°C，反應(yīng)時(shí)間控制在20 60min,反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開反應(yīng)釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后分別采用去離子水和異丙醇洗滌1 3 次，再置于真空干燥箱中在40°C 70°C下干燥，得最終產(chǎn)物SnS粉體。本發(fā)明采用微波水熱-超聲化學(xué)法，制備出SnS粒子分散型好，形貌可控，重復(fù)性好，且工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，反應(yīng)周期短，因此具有廣闊的發(fā)展前景。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1所制備的SnS粉體的X-射線衍射(XRD)圖譜；圖2是本發(fā)明實(shí)施例1所制備的SnS粉體的TEM照片。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1 1)將分析純的SnCl2 · 2H20用無水乙醇配制成Sn2+濃度為0. 005mol/L的透明溶液A ；2)將分析純硫代乙酰胺(TAA)加入去離子水配制成S2_濃度為0. 01mol/L的透明溶液B ；3)向溶液A中加入溶液B，使得Sn2+ S2_的摩爾比為1 2，形成前驅(qū)物溶液C;4)將溶液C倒入水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在50% ；密封水熱反應(yīng)釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇控溫模式進(jìn)行反應(yīng)，水熱溫度控制在90°C，壓力為小于 2. OMPa，反應(yīng)時(shí)間控制在lOmin，反應(yīng)結(jié)束后，將水熱反應(yīng)釜置入數(shù)控超聲波反應(yīng)儀中，功率控制在200W，溫度控制在60°C，反應(yīng)時(shí)間控制在30min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開反應(yīng)釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后分別采用去離子水和異丙醇洗滌1 3 次，再置于真空干燥箱中在45°C下干燥，得最終產(chǎn)物SnS粉體。將所得的SnS粉體用日本理學(xué)D/maX2000PC X_射線衍射儀進(jìn)行分析，在2 θ為 26.009° ,30. 473° ,31. 531°，39. 045° 分別沿(120)、(101)、(111)、(131)晶面生長(zhǎng)，產(chǎn)物為JCPDS編號(hào)39-03Μ的正交晶系SnS (圖1)。將該樣品用日本電子株式會(huì)社(JEOL)生產(chǎn)的JSM-6460型掃描電子顯微鏡進(jìn)行觀察(圖幻，從照片可以看出所制備的SnS粒子具有特殊的形貌。實(shí)施例2 1)將分析純的SnCl2 · 2Η20用無水乙醇配制成Sn2+濃度為0. 01mol/L的透明溶液 A；2)將分析純硫代乙酰胺(TAA)加入去離子水配制成S2_濃度為0. 03mol/L的透明溶液B ；3)向溶液A中加入溶液B，使得Sn2+ S2_的摩爾比為1 1，形成前驅(qū)物溶液C;4)將溶液C倒入水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在60% ；密封水熱反應(yīng)釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇控溫模式進(jìn)行反應(yīng)，水熱溫度控制在110°C，壓力為小于 2. OMPa，反應(yīng)時(shí)間控制在20min，反應(yīng)結(jié)束后，將水熱反應(yīng)釜置入數(shù)控超聲波反應(yīng)儀中，功率控制在300W，溫度控制在60°C，反應(yīng)時(shí)間控制在25min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開反應(yīng)釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后分別采用去離子水和異丙醇洗滌1 3 次，再置于真空干燥箱中在40°C下干燥，得最終產(chǎn)物SnS粉體。實(shí)施例3 1)將分析純的SnCl2 · 2H20用無水乙醇配制成Sn2+濃度為0. 008mol/L的透明溶液A ；2)將分析純硫代乙酰胺(TAA)加入去離子水配制成S2—濃度為0. 04mol/L的透明溶液B ；3)向溶液A中加入溶液B，使得Sn2+ S2_的摩爾比為1 5，形成前驅(qū)物溶液C;4)將溶液C倒入水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在70% ；密封水熱反應(yīng)釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇控溫模式進(jìn)行反應(yīng)，水熱溫度控制在120°C，壓力為小于 2. OMPa，反應(yīng)時(shí)間控制在30min，反應(yīng)結(jié)束后，將水熱反應(yīng)釜置入數(shù)控超聲波反應(yīng)儀中，功率控制在350W，溫度控制在70°C，反應(yīng)時(shí)間控制在40min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開反應(yīng)釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后分別采用去離子水和異丙醇洗滌1 3 次，再置于真空干燥箱中在60°C下干燥，得最終產(chǎn)物SnS粉體。實(shí)施例4 1)將分析純的SnCl2 · 2H20用無水乙醇配制成Sn2+濃度為0. 001mol/L的透明溶液A ；2)將分析純硫代乙酰胺(TAA)加入去離子水配制成S2_濃度為0. 08mol/L的透明溶液B ；3)向溶液A中加入溶液B，使得Sn2+ S2_的摩爾比為1 8，形成前驅(qū)物溶液C;4)將溶液C倒入水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在30% ；密封水熱反應(yīng)釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇控溫模式進(jìn)行反應(yīng)，水熱溫度控制在80°C，壓力為小于 2. OMPa，反應(yīng)時(shí)間控制在60min，反應(yīng)結(jié)束后，將水熱反應(yīng)釜置入數(shù)控超聲波反應(yīng)儀中，功率控制在500W，溫度控制在50°C，反應(yīng)時(shí)間控制在60min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開反應(yīng)釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后分別采用去離子水和異丙醇洗滌1 3 次，再置于真空干燥箱中在50°C下干燥，得最終產(chǎn)物SnS粉體。實(shí)施例5:1)將分析純的SnCl2 · 2H20用無水乙醇配制成Sn2+濃度為0. 003mol/L的透明溶液A ；2)將分析純硫代乙酰胺(TAA)加入去離子水配制成S2—濃度為0. lmol/L的透明溶液B ；3)向溶液A中加入溶液B，使得Sn2+ S2_的摩爾比為1 10，形成前驅(qū)物溶液C;4)將溶液C倒入水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在80% ；密封水熱反應(yīng)釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇控溫模式進(jìn)行反應(yīng)，水熱溫度控制在150°C，壓力為小于 2. OMPa，反應(yīng)時(shí)間控制在50min，反應(yīng)結(jié)束后，將水熱反應(yīng)釜置入數(shù)控超聲波反應(yīng)儀中，功率控制在400W，溫度控制在80°C，反應(yīng)時(shí)間控制在20min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；
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5)打開反應(yīng)釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后分別采用去離子水和異丙醇洗滌1 3 次，再置于真空干燥箱中在70°C下干燥，得最終產(chǎn)物SnS粉體。
權(quán)利要求
1.微波水熱-超聲化學(xué)法制備SnS粉體的方法，其特征在于1)將分析純的SnCl2· 2H20用無水乙醇配制成Sn2+濃度為0. 001mol/L 0. 01mol/L 的透明溶液A;2)將分析純硫代乙酰胺(TAA)加入去離子水配制成S2—濃度為0.01mol/L 0. Imol/ L的透明溶液B;3)向溶液A中加入溶液B，使得Sn2+ S2_的摩爾比為1 (1 10)，形成前驅(qū)物溶液C；4)將溶液C倒入水熱反應(yīng)釜中，填充度控制在30% 80%；密封水熱反應(yīng)釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中；選擇控溫模式進(jìn)行反應(yīng)，水熱溫度控制在80°C 150°C，壓力為小于2. OMPa,反應(yīng)時(shí)間控制在10 60min，反應(yīng)結(jié)束后，將水熱反應(yīng)釜置入數(shù)控超聲波反應(yīng)儀中，功率控制在200 500W，溫度控制在50 80°C，反應(yīng)時(shí)間控制在20 60min，反應(yīng)結(jié)束后自然冷卻到室溫；5)打開反應(yīng)釜，產(chǎn)物通過離心收集，然后分別采用去離子水和異丙醇洗滌1 3次，再置于真空干燥箱中在40°C 70°C下干燥，得最終產(chǎn)物SnS粉體。
全文摘要
微波水熱-超聲化學(xué)法制備SnS粉體的方法，將SnCl2·2H2O溶于無水乙醇中得溶液A；將硫代乙酰胺溶于去離子水中得溶液B；向溶液A中加入溶液B形成前驅(qū)物溶液C；將溶液C倒入水熱反應(yīng)釜中，密封水熱反應(yīng)釜，將其放入溫壓雙控微波水熱反應(yīng)儀中進(jìn)行水熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，將水熱反應(yīng)釜置入數(shù)控超聲波反應(yīng)儀中進(jìn)行超聲反應(yīng)后自然冷卻到室溫；打開反應(yīng)釜，產(chǎn)物通過離心收集，再置于真空干燥箱中干燥，得最終產(chǎn)物SnS粉體。本發(fā)明采用微波水熱-超聲化學(xué)法，制備出SnS粒子分散性好，形貌可控，重復(fù)性好，且工藝設(shè)備簡(jiǎn)單，反應(yīng)周期短，因此具有廣闊的發(fā)展前景。
文檔編號(hào)C01G19/00GK102502790SQ201110374930
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者張培培, 曹麗云, 黃劍鋒, 齊慧 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)