[发明专利]一种金与银铟硒的异质结构棒状纳米晶及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米晶，尤其是涉及一种金与银铟硒的异质结构棒状纳米晶(记为Au-AgInSe₂)及其合成方法。

背景技术

太阳能作为最有前途的可再生能源，具有储量巨大、不受地域限制、清洁可再生等优势。在全球能源需求日益增加的趋势下，太阳能的研究和应用在长远的能源战略中具有重要地位。而在太阳能的有效利用中，最广泛及最有活力的领域是光伏发电，其工作原理就是利用半导体的光生伏特效应将太阳能转变成可供人类广泛应用的电能。纳米科学技术的发展，为开发新型太阳能电池提供了必须的理论和技术储备。例如，以CuInSe₂为代表的I-III-VI2黄铜矿型化合物就具有光电转换效率高，性能稳定、抗辐射能力强能性质引起研究人员的关注，并激发起科学家的研究热情。

作为一种I-III-VI₂三元半导体材料，AgInSe₂(Eg＝1.19eV)是一种光吸收系数高、稳定性好、禁带宽度合适的光电转换材料。所以，我们选用AgInSe₂作为Ag基的半导体材料来构筑Au-AgInSe₂的异质结构。然而，目前大部分研究还局限在体相与薄膜材料，均一纳米尺度AgInSe₂的制备与性能研究的相关报道还较少(M.T.Ng；C.B.Boothroyd；J.J.Vittal Hybrid One-Pot Synthesis of New-Phase AgInSe₂Nanorods[J].J.Am.Chem.Soc.,2006,128,7118.)。另外，贵金属-半导体复合物结构中，金属部分可以提高电荷分离效果、增强半导体的光吸收，从而提高半导体的光催化性质和光捕获效率(R.Costi；A.E.Saunders；E.Elmalem；A.Salant；U.BaninVisible Light-Induced Charge Retention and Photocatalysis with Hybrid CdSe-Au Nanodumbbells[J].Nano Lett.,2008,8,2982.)。同时在金属-半导体异质结构中，金属能有效提高半导体材料的光生电子空穴对的分离效率，进而提高半导体材料的光电转化效率。与此同时，金属如Au或Ag由于具有表面等离子体共振效应，可能会极大地增强近场吸收，即增强半导体材料的光吸收，因此该研究具有重要的研究和应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供工艺步骤较为简单的一种金与银铟硒的异质结构棒状纳米晶及其合成方法。

所述金与银铟硒的异质结构棒状纳米晶为Au-AgInSe₂异质结构棒状纳米晶，以Au纳米颗粒为头端，另一端生长AgInSe₂纳米棒的异质结构。

所述金与银铟硒的异质结构棒状纳米晶的合成方法，包括以下步骤：

1)将三苯基膦氯化金、硝酸银和氯化铟与油胺混合，抽真空，通氮气，升温加热反应后，得暗红色的纳米金颗粒与铜盐和铟盐的油胺配合物混合溶液；

2)将硒粉加入到油胺中，抽真空，通氮气，升温加热反应后，得红棕色透明的硒的油胺溶液；

3)将步骤2)中制得的硒的油胺溶液注入到步骤1)得到的纳米金颗粒与铜盐和铟盐的油胺配合物混合溶液，保持加热搅拌，得到灰黑色的浑浊液；

4)将步骤3)制备得到的浑浊液加热反应，离心，所得沉淀清洗后，即得金与银铟硒的异质结构棒状纳米晶。

在步骤1)中，所述三苯基膦氯化金、硝酸银、氯化铟与油胺的配比可为(10～64)mg∶(11～44)mg∶(14～56)mg∶10mL；所述抽真空的真空度可小于－0.1MPa；所述通氮气的温度可为80℃；所述升温加热反应的条件可为温度升至130℃并维持加热反应10min～2h后再升至180℃恒温10min～2h。

在步骤2)中，所述硒粉与油胺的配比可为(11～44)mg∶10mL；所述抽真空的真空度可小于－0.1MPa；所述通氮气的温度可为80℃；所述升温加热反应的温度可为180℃，升温加热反应的时间可为1～5h。

在步骤3)中，所述注入操作最好是在步骤1)恒温温度180℃恒温10min～2h和步骤2)恒温温度180℃恒温1h～5h同时结束时进行。

在步骤4)中，所述加热反应的温度可为200～260℃，加热反应的时间可为0.5h；所述清洗可采用无水乙醇与正己烷清洗至少3次，所述无水乙醇与正己烷的体积比可为1∶1。