[发明专利]硫化锡纳米片的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料制备的技术领域，特别是涉及一种硫化锡（SnS）纳米片的制备方法。

背景技术

随着对纳米材料研究的广泛和深入，人们发现纳米材料具有大的比表面积，表面原子数、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增加，表现出小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等特点，从而导致纳米材料的熔点，磁学性能，电学性能，光学性能，力学性能等都不同于传统材料。

纳米片状结构材料由于其厚度远远小于其侧向尺寸，被称为2维材料，因此具有其独特的光学、电学、磁学、催化性质，在微小电子器件，光电子器件等方面有着广阔的应用前景，所以开发纳米片状结构材料新的合成方法，开发新的性能具有重大的意义。

在Ⅳ-Ⅵ族纳米材料家族中，SnS的纳米材料一直都是研究的热点，现在有关SnS的纳米材料主要有：SnS纳米颗粒(Journal of alloys and compounds509(2011)5843–5847)，SnS纳米线（Chemical Physics Letters379(2003)67–73），SnS薄膜（Materials Chemistry and Physics71(2001)40–46）等。SnS纳米材料可以通过多种方法制备，如热蒸发、电化学沉积、化学沉积、化学气相沉积、水热釜等。上述制备过程缺乏制备大批量SnS纳米片的方法，并且制备Sn纳米材料的方法普遍反应耗时长，产量小，甚至需要添加反应催化剂，导致成本过高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种硫化锡纳米片的制备方法，其克服SnS纳米材料制备过程中纯度不高、易被氧化以及反应过程复杂、产量低等缺点，其制备过程简单、产量高、样品纯度高。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种硫化锡纳米片的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：将锡粉、硫粉按摩尔比1∶1比例混合均匀，压成密度为4～5g/cm³的混合粉的压块；将压块置于石墨锅内，放入直流电弧放电装置的反应室内的铜锅阳极中，钨棒阴极与铜锅阳极相对放置；将反应室抽成真空后充入氩气，氩气气压为5～30kPa，铜锅通入循环冷却水；在放电过程中，保持电压为20～40V，电流为80～120A，反应3～5分钟；再在氩气环境中钝化6～8小时，在石墨锅中收集黑色的粉末为硫化锡纳米片。

优选地，所述氩气气压为20kPa。

优选地，所述放电过程中，保持电压为30V，电流为100A，反应4分钟。

优选地，所述放电过程中，在冷凝壁中通入循环冷却水。

优选地，所述直流电弧放电装置包括外玻璃罩、冷凝壁、阴极、阳极、石墨锅、进水口、出水口、进气口、出气口，冷凝壁、阴极、阳极、石墨锅都位于外玻璃罩内，进水口、出水口、进气口、出气口都与外玻璃罩连接。

本发明的积极进步效果在于：本发明利用直流电弧放电装置制备SnS纳米片具有方法简单、反应快速、低成本、无污染、产量大、样品纯度高，可重复性好、无需添加任何催化剂、模板、基底等优点，制备的产品在太阳能电池的吸收层，光电子器件、近红外探测器、锂电池阳极、半导体传感器等领域具有应用潜力。

附图说明

图1本发明使用的直流电弧放电装置的结构示意图。

图2是实施例2制得的SnS纳米片的扫描电子显微镜图。

图3是实施例2制得的SnS纳米片的透射电子显微镜图。

图4是实施例2制得的SnS纳米片的能量弥散X射线谱图。

图5是实施例2制得的SnS纳米片的选区电子衍射图。

图6是实施例2制得的SnS纳米片的X射线衍射谱图。

图7是实施例3制得的SnS纳米片的扫描电子显微镜图。

图8是实施例4制得的SnS纳米片的扫描电子显微镜图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。