[发明专利]三维MoS2/SnO2异质半导体纳米材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电子材料、半导体材料与器件技术领域，具体涉及一种三维MoS₂/SnO₂异质半导体纳米材料及其制备方法、以及其在光催化中的应用。

背景技术

MoS₂作为一种P型窄禁带半导体材料，其直接带隙为1.2-1.8eV，具有良好的导电性，由于其独特的电化学和光学性能，MoS₂在在锂离子电池、光催化、场发射、传感器等领域都有着广泛的研究与应用。SnO₂作为n型宽禁带(E_g＝3.8eV)半导体材料，具有一种廉价、低毒的特性，已经被广泛用于和其它窄禁带半导体材料进行复合来研究其新的特性。近来，MoS₂/SnO₂结构体系已经引起众多研究学者的关注，利用各种方法制备出各种不同的MoS₂/SnO₂纳米体系结构，并研究其光电特性，但是现有制备方法大多反应条件苛刻，生产成本高昂，不适用于大规模工业生产。

发明内容

本发明的目的之一在于提出了一种三维MoS₂/SnO₂异质半导体纳米材料，即，一种在MoS₂纳米花晶体上生长SnO₂纳米棒纳米单元复合而成的MoS₂/SnO₂异质半导体纳米材料，其包含MoS₂纳米花结构基底材料和SnO₂纳米棒晶体，其中，SnO₂纳米棒晶体均匀生长在MoS₂纳米花结构基底材料上，MoS₂纳米花结构基底材料由MoS₂纳米薄片构成。本发明材料具有较大的比表面积，比表面积达28.6m²g^-1。本发明中，N型SnO₂和P型MoS₂纳米结构单元具有很好的复合性，在界面处形成了众多的P-N异质结。

本发明提出的三维MoS₂/SnO₂异质半导体纳米材料，其包括MoS₂纳米花结构基底材料和SnO₂纳米棒晶体，SnO₂纳米棒晶体均匀生长在所述MoS₂纳米花结构基底材料上；所述MoS₂纳米花结构基底材料由MoS₂纳米薄片构成；SnO₂纳米棒晶体与所述MoS₂纳米花结构基底材料的界面处具有P-N异质结。

其中，所述SnO₂纳米棒晶体复合生长在所述MoS₂纳米薄片上，形成三维MoS₂/SnO₂纳米异质结构。

其中，所述MoS₂纳米花结构的直径为1-2μm；所述MoS₂纳米层的纳米薄片的厚度为几个纳米，即2-9nm。

本发明三维MoS₂/SnO₂异质半导体纳米结构中，以MoS₂纳米花结构为基底材料，SnO₂纳米棒均匀地复合生长在构成MoS₂纳米花的纳米薄片上，SnO₂纳米棒晶体与纳米花结构的MoS₂纳米薄片的界面处形成众多的P-N结异质结构。SnO₂纳米棒晶体的平均直径约为15-20nm。本发明中，在N型SnO₂和P型MoS₂界面处形成的P-N异质结，根据SEM、TEM等表征手段观测形成质量等情况。

本发明三维MoS₂/SnO₂异质半导体纳米结构中，由MoS₂纳米薄片构成的MoS₂纳米花结构的平均直径约为1-2μm，垂直于中心的纳米薄片组成了MoS₂纳米花结构，MoS₂纳米薄片的厚度约为2-9nm。