[发明专利]一种纤锌矿结构CuInS2

说明书

本发明提供一种纤锌矿结构CuInS₂纳米晶的制备方法，包括以下步骤：步骤1、将等摩尔的铜盐和铟盐溶于十八烯和油酸混合溶液中，超声分散均匀，将溶液转移到三口烧瓶中；步骤2、将三口烧瓶中通入保护气并排尽空气，搅拌并加热到80℃，随后加入一定量的叔十二烷基硫醇，保温一定时间，随后升温至180℃；步骤3、撤去热源，自然冷却到100℃以下，加入一定量的三辛基膦；步骤4、用所得溶液以一定比例的甲醇，三氯甲烷，丙酮混合液清洗离心，重复多次，将所得纳米晶溶入甲苯保存。本发明采用简单的“一锅法”合成，合成温度较低且原料价格低廉；在保持温度不变的情况下，仅通过改变油酸的含量就实现了闪锌矿到纤锌矿的结构转变。

技术领域

本发明属于纳米晶合成技术领域，具体涉及一种纤锌矿结构的CuInS₂纳米晶的制备法。

背景技术

纳米晶又称量子点，通常来说纳米晶是晶体的三维尺寸均在1～20nm的半导体纳米颗粒。当晶体的尺寸接近或小于晶体的波尔半径会产生分立的能级结构，并具有不同于体材料独特的物理化学性质。CuInS₂纳米晶是一种直接带隙半导体，其体材料的带隙Eg＝1.45eV。CuInS₂纳米晶在可见光区具有非常大的光学吸收系数和光学稳定性，非常适合做太阳能转换材料。此外，CuInS₂纳米晶还具有荧光可调范围广，量子效率高，荧光寿命长，大的斯托克斯位移等特点，且CuInS₂纳米晶不含A类和B类剧毒元素，以其优良性能而备受关注。

目前研究的大多集中在黄铜矿型CuInS₂纳米晶的研究，对纤锌矿及闪锌矿的研究较少。Pan等人于2008年第一次报道合成了闪锌矿和纤锌矿结构的CuInS₂纳米晶，他们利用铜和铟的二乙基二硫代胺基甲酸盐溶于十八烯，利用油胺作为表面活性剂，分别用油酸或正十二硫醇作为配体获得了闪锌矿或纤锌矿的结构。Batabyal等将单源(Ph3P)CuIn(SC{O}Ph)4溶于正十二硫醇或三辛基氧麟，通过调控分解温度来获得不同的晶型，当合成温度较高时可获得闪锌矿结构的纳米粒子，而当温度较低或者三辛基氧麟的浓度较大的时候，获得的是纤锌矿结构的纳米粒子。Kruszynska等利用CuAC、In(AC)3和硫单质溶于油胺，在相对低温时获得了闪锌矿结构，在高温或者硫醇存在的情下合成了纤锌矿的结构。由于纤锌矿结构中铜、铟原子在(100)晶面上的交替排列，构成纤锌矿相无序结构，纤巧矿构的CuInS₂晶格常数为a＝b＝0.3897nm，c＝6.441nm。由于允许较宽的化学计量比、具有更大范围的可调带宽，故纤巧矿结构的CuInS₂被认为更有利于光伏器件的制备，因此而近年来倍受关注。

本发明拟首次将叔十二烷基硫醇硫醇引入到一锅法制备纤锌矿CIS纳米晶的合成中，利用Cu(AC)2、In(AC)3分别为铜源和铟源，叔十二烷基硫醇为硫源，油酸为配体，十八烯为溶剂，在油酸的在较低的温度下成功制备出纯相的纤锌矿结构，粒径在5～7nm，分散性较好的CuInS₂纳米晶，并通过调节油酸的含量实现由闪锌矿到纤锌矿的转变。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：

一种纤锌矿结构CuInS₂纳米晶的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将等摩尔的铜盐和铟盐溶于十八烯和油酸混合溶液中，超声分散均匀，将溶液转移到三口烧瓶中；

步骤2、将三口烧瓶中通入保护气并排尽空气，搅拌并加热到80℃，随后加入一定量的叔十二烷基硫醇，保温一定时间，随后升温至180℃；

步骤3、撤去热源，自然冷却到100℃以下，加入一定量的三辛基膦；

步骤4、用所得溶液以一定比例的甲醇，三氯甲烷，丙酮混合液清洗离心，重复多次，将所得纳米晶溶入甲苯保存。