[发明专利]Cu2CdSnSe4纳米晶的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于热电材料领域，具体指一种Cu₂CdSnSe₄半导体纳米晶的制备方法。

背景技术

早在19世纪法国物理学家佩尔捷就发现了热电效应，即将不同材料的导体连接起来，并通入电流后在不同导体的接触点将会吸收或放出热量。然而由于金属的热电转换效率通常很低，所以并没有很快将其转化为应用。直到20世纪50年代，一些具有优良热电转换性能的半导体材料被发现，特别是氟利昂制冷剂被禁用以后，热电材料的研究才成为热门课题。

热电材料的性能与其自身固有的物理学参数密切相关，决定热电材料性能优劣的是组合参数Z＝(σα²)/κ，其中σ，α和κ分别为电导率，泽贝克系数和热导率，若提高热电材料的性能必须使组合参数Z增大。目前人们研究较多的热电材料主要有CoSb₃，BaZn₂Sb₂，Bi₂Te₃和PbTe等，因其热电性能即Z值还不够高，使得基于这些材料的热电设备很难与传统的制冷或发电设备竞争。因此，若突破传统热电器件的限制，使热电材料进一步得到应用，一方面要对现有的热电材料性能进行改进，另一方面需要开发新的高热电性能材料取代原有热电材料。

新近发现，通过调节Cu₂MSnQ₄(M＝Zn，Cd；Q＝S，Se)粉末体材料中Cu和M的比例可以极大地改善材料的热电性能，这使得Cu₂MSnQ₄材料成为一种非常有潜力的热电材料。众所周知，低维纳米材料，如纳米晶，纳米线等因具有传统体材料所不具备的独特物理和化学性质，成为目前材料科学研究的主要方向。热电材料也不例外，越来越多的热电材料器件由低维纳米材料制作完成。然而到目前为止，还没有Cu₂CdSnSe₄纳米晶制备方面的报道。因此，制备Cu₂CdSnSe₄纳米晶并对其材料的热电性质进行研究具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种低成本、高质量的Cu₂CdSnSe₄纳米晶的制备方法，该方法操作简单，所用前驱体材料成本低廉，制备的纳米晶颗粒分散性、结晶性较好。

本发明的方法是将全部反应物前躯体溶解在溶液中，然后升高温度进行反应得到纳米晶颗粒，也可先将其他反应物前躯体溶解在溶液中，升高反应温度后注入硒源进行反应得到纳米晶颗粒。

本发明中Cu₂CdSnSe₄纳米晶的制备方法包括如下步骤：

依次将反应物前驱体20-200mmol油胺、0.5-5mmol乙酰丙酮酸铜、0.25-2.5mmol醋酸镉、0.25-2.5mmol醋酸锡和1-10mmol硒粉加入三口圆底烧瓶反应器中，在氩气氛围中升高温度至前躯体全部溶解，然后将反应温度升高到250-370℃反应1-60分钟，停止反应后再向冷却后的反应产物中加入甲醇使纳米粒子沉降；最后以3000-14000转/min的速度离心1-10分钟收集纳米晶。

在制备过程中反应物前躯体油胺可以用十八烯或氧化三辛基膦来代替；乙酰丙酮酸铜可以用氯化铜、氯化亚铜或醋酸铜来代替；醋酸镉可以用氯化镉、硬脂酸镉或油酸镉来代替；醋酸锡可以用四氯化锡、二溴乙酰丙酮酸锡或二氯化锡来代替；硒粉可以用三辛基膦硒或硒脲来代替。

其他反应条件不变的情况下，制备方法还可以为先把温度升高到250-370℃时，然后将所述的反应物前驱体硒粉溶于少量油胺后注入反应烧瓶进行反应。

本发明的优点在于：纳米晶的制备方法简单，所用前驱体材料成本低廉、适合批量合成。制备的纳米晶颗粒分散性、结晶性较好，可作为热电器件材料。

附图说明

图1为本发明的Cu₂CdSnSe₄纳米晶的扫描电镜图谱。

图2为本发明的Cu₂CdSnSe₄纳米晶高分辨透射电镜的图谱。

图3为本发明的Cu₂CdSnSe₄纳米晶的吸收谱。

具体实施方式

实施例1：