[发明专利]一种FeS2纳米线的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，具体涉及FeS₂纳米线的制备方法。

背景技术

FeS₂作为一种具有适合禁带宽度和较高光吸收系数的半导体材料，在光电应用方面引起了广泛关注。FeS₂投入实际应用受到了其光电转换效率过低的影响。而FeS₂将制作出纳米线，当FeS₂纳米线被大于能带宽度的光子照射时，光子-空穴对将会产生，如果有适合的表面缺陷态捕获电子或空穴，电子-空穴对的复合将会被阻止，而表面的氧化还原过程得以进行，降低通过多项多相界面导致的复合，从而提高太阳能电池的转化效率。

目前，制备FeS₂纳米线常采用直接制备法，通过物理或者化学方法Fe与S反应直接合成得到FeS₂纳米线，得到FeS₂纳米线的存在过度相，导致其光电性能下降。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种FeS₂纳米线的制备方法，所述FeS₂纳米线纯度高，光电性能好，形貌均匀。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是提供一种FeS₂纳米线的制备方法，包括：

1)取含Fe³⁺、OH^-的溶液，经水热反应后，分离得到FeOOH；

2)所述步骤1)得到的FeOOH加热反应，冷却得到Fe₂O₃纳米线；

3)所述步骤2)得到的Fe₂O₃纳米线与硫样混合，硫化反应，得到FeS₂纳米线。

优选的，所述步骤1)还包括取铁盐和强碱溶于水得到所述含Fe³⁺、OH^-的溶液。

优选的，所述铁盐为FeCl₃和/或Fe(NO₃)₃。

优选的，所述强碱为NaOH和/或KOH。

优选的，所述步骤1)中所述水热反应溶剂为H₂O。

优选的，所述步骤1)中所述水热反应压强为0.5～1.5MPa。

优选的，所述步骤1)中所述水热反应温度为100～200℃。

优选的，所述步骤1)中所述水热反应在高压反应釜中进行。

优选的，所述步骤1)中所述水热反应温度为160℃。

优选的，所述步骤1)中所述水热反应时间为2h。

优选的，所述含Fe³⁺、OH^-的溶液中Fe³⁺与OH^-摩尔比为1:(1～12)。

优选的，所述步骤1)中Fe³⁺与OH^-摩尔比为1:8。

优选的，所述步骤1)中分离过程采用离心分离。

优选的，所述步骤1)具体为取含Fe³⁺、OH^-的溶液，搅拌，经水热反应后，分离得到FeOOH。

优选的，所述搅拌时间为30min。

优选的，所述步骤2)中所述加热反应温度为200～400℃。

优选的，所述步骤2)中所述加热反应时间为3h。

优选的，所述步骤2)具体为：通入H₂和Ar混合气体，将所述步骤1)得到的FeOOH加热反应，冷却得到Fe₂O₃纳米线。

优选的，所述H₂和Ar混合气体中，Ar含量为93vol％和H2含量为7vol％。

优选的，所述步骤3)中所述硫样为硫粉。

优选的，所述硫粉为升华硫。

优选的，所述步骤3)中所述硫化反应温度小于等于400℃。

优选的，所述步骤3)中所述硫化反应温度为200～400℃。

优选的，所述步骤3)中所述硫化反应时间为0.5～2h。

优选的，所述步骤3)中所述硫化反应在真空管管式炉中进行。

优选的，所述硫样中S含量与所述Fe₂O₃纳米线的摩尔比的大于11:2。