[发明专利]一种Bi19S27Br3纳米线制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Bi₁₉S₂₇Br₃纳米线制备的新方法。具体地说，是通过一种简单的胶晶溶液法，利用金属离子控制纳米线形貌和物相的方法。

背景技术

半导体纳米线因其具有优于体相材料的特性，如几何各向异性和激子在两个维度上的限域效应等，而被广泛研究，并且作为主要的组件被用于LEDs、太阳电池、光探测器、场发射晶体管、热电等。为了探索其新性质、拓宽其应用范围，科学家们开发了许多制备纳米线的方法，如1)金属颗粒催化生长法，最常见的是Au和Bi颗粒，M.Heurlin等采用连续气相法利用Au颗粒催化GaAs纳米线的生长并调变其性能(Nature 2012,492,90-94)，C.Li等利用Bi颗粒催化纳米线的生长(Angew.Chem.,Int.Ed.2011,50,12050-12053)，制备了世界上首例单晶SnSe纳米线；2)直接沉积法，J.Joo等通过特定晶面的静电控制以水热法制备了ZnO纳米线(Nat.Mater.2011,10,596-601)；3)模板导向法，P.Yang等以CdS纳米线作为模板制备了CdS@Cu₂S核壳纳米线(Nat.Nanotechnol.2011,6,568-572)，并用于单根纳米线太阳电池中；4)附着导向法,C.O’Sullivan等在室温下使CdS纳米棒自发的延长得到了CdS纳米线(J.Am.Chem.Soc.2009,131,12250-12257)。附着导向法又类似于胶晶化学方法，主要是使溶液中的纳米晶沿着一个优势晶面进行反复的融合以得到高长径比纳米线，是一种备受瞩目的方法。胶晶化学路线在纳米晶材料的形貌、物相和组份调变方面发挥了非常重要的作用。通常情况下，有机分子常被选择性的用于结合纳米晶的某个晶面来达到控制其形貌的作用。有无数的例子是用脂肪链的羧酸、膦酸以及油胺等功能化的集团控制单质、二元、三元或四元纳米颗粒的形貌。然而，对于金属离子控制纳米材料形貌的研究却仍处于初始阶段。A.Cabot等一方面研究了铝离子对Cu₃Se₂纳米晶的形貌的影响(J.Am.Chem.Soc.2013,135,4664-4667)，发现铝离子可以使其由球状的颗粒变为立方体。另一方面，研究发现双(三甲基硅基)氨基锂可以控制CuTe纳米晶的形貌(J.Am.Chem.Soc.2013,135,7098-7101)。我们通过一种简单的溶液法制备了Bi₁₉S₂₇Br₃纳米线，证明了铝离子不仅可以实现对纳米线形貌的控制，而且可以实现物种的转变，即Bi₂S₃转变为了Bi₁₉S₂₇Br₃。

发明内容

发明目的：提供一种Bi₁₉S₂₇Br₃纳米线制备方法，采用金属离子控制形貌和物相，方法简单易行，反应条件温和，操作成本低。

采用的技术方案：提供一种Bi₁₉S₂₇Br₃纳米线制备方法，以BiBr₃和双(三甲基硫化硅)为原材料，油胺和油酸作为表面活性剂，十八烯作为溶剂，利用金属离子(如Al³⁺、Fe³⁺、Fe²⁺，Co³⁺、Co²⁺、Ni²⁺等)控制纳米线的形貌和物相，使用标准的无水无氧操作装置(史兰克线)所得到。

具体制备条件为：0.1-2.0mmol金属离子的乙酰丙酮化物或氯化物中的一种或二种以上，0.2-0.6mmol的BiBr₃，300-500μL油胺，300-500μL油酸和4-6mL的十八烯加入到50mL两口烧瓶，于80-120℃下脱气15-60min，充入Ar气，升温至140-240℃，用注射器注入1mL含有0.3-0.9mmol双(三甲基硫化硅)的十八烯，反应5-120min。