[发明专利]ZrS3和ZrS2纳米带及其制法

说明书

技术领域

本发明涉及三硫化锆和二硫化锆纳米带及其制法。具体地说，是用气相传输法在基片上定向生长制备ZrS₃和ZrS₂纳米带。

背景技术

近年来，一维纳米材科因其具有独特的形貌，及其因为其量子效应而具有的特殊的物理和化学性质而引起了科学界的广泛关注，因为它们无论是在基础科学研究还是在纳米器械技术应用方面都具有极其重大的意义、[参见：(a)Bawendi M G，Steigerwald M Land Brus L E 1990 Annu.Rev.Phys.Chem.41 477(b)Alivisatos A P 1996 Science 271 933.(c)Weller H 1993 Angew，Chem.Int.Ed.32 41.(d)Duan X，Huang Y，Cui Y，Wang J and LieberC M 2001 Nature 409 66.(e)Konvtyukhova N l and Mallouk T E 2002 Chem.Eur.J.32435.]。对于一维纳米材科的研究，人们已不局限于无序纳米材料的生产，而是试图使一维纳米材料垂直于基片生长形成纳米阵列，已经被相继发现和报道的例子有：碳纳米管[参见：Araki H，Katayama T and Yoshirio K 2001 Appl.Phys.Lett.79 2636.]、SiC纳米锥[参见：Wu Z S，Deng S Z，Xu N S，Chen J，Zhou J and Chen J 2002 Appl.Phys.Lett.80 3829.]、Mo(MoO₂和MoO₃)纳米线[参见：Zhou J，Xu N S，Deng S Z，Chen J，She J C and Wang Z L2003 Adv.Mater.15 1835.]ZnO纳米线[参见：Huang M H，Mao S，Feick H，Yan H，Wu Y，Kind H，Weber E，Russo R and Yang P 2001 Science 292 1897.]等都在作为场发射体的导电基片上垂直生长。

ZrS₃是一低维宽隙带半导体，晶体具有准一维结构，此材料的光学和电学性质被广泛研究，但到目前为止，关于ZrS₃纳米晶体的研究就只有一篇文献报道。ZrS₂也是低维宽隙带半导体，金属层夹在两层类硫离子中间，金属处于八面体配位的模式。目前报道的过度金属二类硫化合物有：NbS₂，TaS₂，MoS₂，TiS₂，和WS₂等。此外还有ZrS₂的两种纳米结构也被报道过，但他们都缺乏物理和化学性质的研究。这里，应用气相法在锆片上生长ZrS₃纳米线，在真空下ZrS₃热解转化成ZrS₂纳米带，同时测量了它们的场发射性质。

发明内容

本发明的目的是提供ZrS₃和ZrS₃纳米带及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种ZrS₃纳米带，它为单斜晶系的、厚度为40-160nm、宽度为80-1500nm、长度为几十微米的ZrS₃纳米带。

一种ZrS₂纳米带，它是上述的ZrS₃纳米带在750-850℃真空下热解得到的、为六方晶系的ZrS₂纳米带，其形貌与大小几乎与ZrS₃的一致，即厚度为40-160nm、宽度为80-1500nm、长度为几十微米的ZrS₂纳米带。

一种制备上述ZrS₃纳米带的方法，它是将锆片与硫粉放入石英管中，抽真空至内剩压力100Pa以下，将石英管烧密封，把石英管放在水平放置的管状熔炉中，使样品置于炉子的中间在500-700℃下加热2-10小时，即在锆片表面生长出上述的单斜晶系的ZrS₃纳米带。