一種納米態Cu₇Te₄半導體材料的制備方法

專利名稱：一種納米態Cu₇Te₄半導體材料的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種納米態半導體材料的制備方法。
背景技術：
納米粉體因其尺寸效應具有獨特的物理、化學性能而引起人們高度重視， 近年來，碲化銅因具有高熱電動勢和通過摻雜可獲得p型和n型材料的優點， 而廣泛應用于熱電器件、太陽能電池、超離子導體等領域，但采用將銅粉和碲 粉放置在真空管中，控制溫度在500 600°C，發生固相反應來獲得；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制備得到，都存在 碲化銅產物通常不純，為多種計量比化合物的混合物。并且這些方法存在著設 備昂貴，操作復雜，成本高，危險性大的缺點。

發明內容
本發明目的是為了解決現有方法制備出的納米態半導體材料在制備過程中 設備昂貴、操作復雜、成本高、危險性大，得到產品的純度低的問題，而提供 一種納米態Cu7Te4半導體材料的制備方法。
納米態Qi7Te4半導體材料的制備按以下步驟實現 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襯的高壓反應釜中，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半導體材料前軀體； 三、將Cu7Te4半導體材料前軀體過濾、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Qi7Te4半導體材料；步驟二中混合溶液A的加 入量為聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜容積的60% 80°/0。
本發明得到的納米態Qi7Te4半導體材料為結晶度好、粒度分布窄的粉體， 本發明得到的納米態0171^4半導體材料純度高達99%以上。
本發明采用溶劑熱法制備出的納米態Cu7Te4半導體材料合成時間短，在 低溫條件下就可控制，設備造價低并且操作簡單，成本低廉、無毒、反應壓力小且反應溫度低(危險性大大降低)并容易實現得到結晶度高、顆粒均勻的粉 體材料。


圖1是具體實施方式
十八中所得產物納米態Qi7Te4半導體材料的X射線 衍射分析圖譜，圖2是具體實施方式
十八所得到納米態Qi7Te4半導體材料的 SEM照片，圖3是是具體實施方式
十八所得到納米態Qi7Te4半導體材料的 TEM照片。
具體實施例方式
本發明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方 式間的任意組合。
具體實施方式
一:本實施方式納米態Cu7Te4半導體材料的制備按以下步驟 實現 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襯的高壓反應釜中， 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半導體材料前軀體；三、將Qi7Te4半導體材料前軀體過濾、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Qi7Te4半導體材料； 步驟二中混合溶液A的加入量為聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜容積的60% 80%。
本實施方式是采用溶劑熱法合成了純相的納米態Qi7Te4半導體材料。溶劑 熱法是以有機溶劑作為反應體系，通過對反應體系加熱、加壓(或自生成蒸汽 壓)，創造一個相對高溫、高壓的反應環境，使得通常難溶或不溶的物質溶解 并且重結晶來制備材料，由于反應是在一個密封的水溶液環境中進行，所以在 較低溫度、常壓的外界環境下就可制得其它方法無法制備的物質。
本實施方式中所使用的原材料市場可以購買，大大降低了生產成本。
具體實施方式
二本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中丙酮的 加入量為22mL。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中攪拌時 間為40 50min。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四本實施方式與具體實施方式
一不同的是步驟一中攪拌時 間為45min。其它步驟及參數與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
五本實施方式與具體實施方式
三或四不同的是步驟一中攪 拌速度為4000 8000r/min。其它步驟及參數與具體實施方式
三或四相同。
具體實施方式
六本實施方式與具體實施方式
三或四不同的是步驟一中攪 拌速度為5000 7000 r/min。其它步驟及參數與具體實施方式
三或四相同。
具體實施方式
七本實施方式與具體實施方式
三或四不同的是步驟一中攪 拌速度為6000r/min。其它步驟及參數與具體實施方式
三或四相同。
具體實施方式
八本實施方式與具體實施方式
五、六或七不同的是步驟二 中溫度為170 210°C。其它步驟及參數與具體實施方式
五、六或七相同。
具體實施方式
九本實施方式與具體實施方式
五、六或七不同的是步驟二 中溫度為18(TC。其它步驟及參數與具體實施方式
五、六或七相同。
具體實施方式
十本實施方式與具體實施方式
一、三、四、八或九不同的 是步驟二中熱處理時間為14 20h。其它步驟及參數與具體實施方式
一、三、 四、八或九相同。
具體實施方式
十一本實施方式與具體實施方式
一、三、四、八或九不同 的是步驟二中熱處理時間為16h。其它步驟及參數與具體實施方式
一、三、四、 八或九相同。
具體實施方式
十二本實施方式與具體實施方式
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襯的高壓反應釜容積的65% 75%。 其它步驟及參數與具體實施方式
十或十一相同。
具體實施方式
十三本實施方式與具體實施方式
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襯的高壓反應釜容積的70%。其它步 驟及參數與具體實施方式
十或十一相同。
具體實施方式
十四本實施方式與具體實施方式
一、三、四、八、九、十 二或十三不同的是步驟三中洗滌次數為4次。其它步驟及參數與
具體實施例方式
一、三、四、八、九、十二或十三相同。
具體實施方式
十五本實施方式與具體實施方 十四不同的是步驟三中依 次用丙酮和去離子水進行洗滌。其它步驟及參數與具體實施方式
十四相同。
具體實施方式
十六本實施方式與具體實施方式
一、三、四、八、九、十 二、十三或十五不同的是步驟三中干燥時間為6 9h。其它步驟及參數與具體 實施方式一、三、四、八、九、十二、十三或十五相同。
具體實施方式
十七本實施方式與具體實施方式
一、三、四、八、九、十 二、十三或十五不同的是步驟三中干燥時間為8h。其它步驟及參數與具體實 施方式一、三、四、八、九、十二、十三或十五相同。
具體實施方式
十八:本實施方式納米態Qi7Te4半導體材料的制備按以下步 驟實現 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襯的高壓反應釜中， 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 半導體材料前軀體；三、將Qi7Te4半導體材料前軀體過濾、洗滌3次，然后在 溫度為60'C的條件下，干燥8h，即得納米態Cu7Te4半導體材料；步驟二中混合 溶液A的加入量為聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜容積的70%。
采用本實施方式制備得到的Cu7Te4半導體材料為粉狀物，且本實施方式 得到的Qi7Te4半導體材料的形貌為納米球形粒子。
本實施方式得到的納米態Qi7Te4半導體材料經測得純度為99.62%。
本實施方式得到的納米態Cu7Te4半導體材料的X射線衍射分析(XRD) 圖譜如圖1所示，從圖1中可以看出本實施方式所得納米態Qi7Te4半導體材 料為六方晶相，結晶度高，純度高，沒有雜相。
本實施方式得到的納米態Cu7Te4半導體材料的SEM照片如圖2所示，從 圖2中可以看出本實施方式所得納米態Qi7Te4半導體材料為均一的球形粒子。
本實施方式得到的納米態Qi7Te4半導體材料的TEM照片如圖3所示，從 圖3中可以看出本實施方式所得納米態Cii7Te4半導體材料為30 50nm粒子。
具體實施方式
十九:本實施方式納米態Cu7Te4半導體材料的制備按以下步 驟實現 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襯的高壓反應釜中， 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半導體材料前軀體；三、將Cii7Te4半導體材料前軀體過濾、洗滌5次，然后在 溫度為6(TC的條件下，干燥8h，即得納米態Qi7Te4半導體材料；步驟二中混合 溶液A的加入量為聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜容積的80%。
本實施方式得到的納米態Qi7Te4半導體材料經測得純度為99.64%。
權利要求
1、一種納米態Cu7Te4半導體材料的制備方法，其特征在于Cu7Te4半導體材料的制備按以下步驟實現一、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襯的高壓反應釜中，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半導體材料前軀體；三、將Cu7Te4半導體材料前軀體過濾、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Cu7Te4半導體材料；步驟二中混合溶液A的加入量為聚四氟乙烯內襯的高壓反應釜容積的60％～80％。
2、 根據權利要求l所述的一種納米態Oi7Te4半導體材料的制備方法，其 特征在于步驟一中攪拌時間為40 50min。
3、 根據權利要求1或2所述的一種納米態Cu7Te4半導體材料的制備方法， 其特征在于步驟一中攪拌速度為4000 8000r/min。
4、 根據權利要求3所述的一種納米態Oi7Te4半導體材料的制備方法，其 特征在于步驟二中溫度為170 210°C。
5、 根據權利要求1、 2或4所述的一種納米態Cu7Te4半導體材料的制備 方法，其特征在于步驟二中熱處理時間為14 20h。
6、 根據權利要求5所述的一種納米態Cii7Te4半導體材料的制備方法，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襯的高壓反應釜容積 的65% 75%。
7、 根據權利要求l、 2、 4或6所述的一種納米態Qi7Te4半導體材料的制 備方法，其特征在于步驟三中洗滌次數為4次。
8、 根據權利要求7所述的一種納米態Cu7Te4半導體材料的制備方法，其 特征在于步驟三中依次用丙酮和去離子水進行洗漆。
9、 根據權利要求1、 2、 4、 6或8所述的一種納米態Qi7Te4半導體材料 的制備方法，其特征在于步驟三中干燥時間為6 9h。
全文摘要
一種納米態Cu₇Te₄半導體材料的制備方法，它涉及一種納米態半導體材料的制備方法。它解決了現有方法制備出的納米態半導體材料在制備過程中設備昂貴、操作復雜、成本高、危險性大，得到產品的純度低的問題。制備方法一、制備混合溶液A；二、制備Cu₇Te₄半導體材料前軀體；三、將Cu₇Te₄半導體材料前軀體過濾、洗滌，干燥。本發明是采用溶劑熱法合成的方法實現了在低溫、友好條件下制得Cu₇Te₄半導體材料前軀體。本發明得到的產品純度高，本發明原材料價格便宜、工藝簡單、設備簡單，無危險性且設備造價低。
文檔編號C01B19/00GK101654228SQ200910072890
公開日2010年2月24日 申請日期2009年9月15日 優先權日2009年9月15日
發明者琳 王, 群 王, 金仁成, 剛 陳 申請人:哈爾濱工業大學