[发明专利]一种具有优异光电性能的鎏金纳米片状材料的制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种具有优异光电性能的鎏金纳米片状材料，属于无机纳米材料技术领域。本发明合成了具有优异光电性能的鎏金Bisubgt;9/subgt;Osubgt;7.5/subgt;Ssubgt;6/subgt;的纳米片状材料，此方法简单容易操作，条件容易控制，并且得到的材料形貌比较新颖，还具有优异的光电性能。为今后，合成具有优异的光电性能的铋基纳米材料提供了简便的途径，并且还可以大规模应用于光电器件领域。

技术领域

本发明涉及一种具有优异光电性能的鎏金纳米片状材料，属于无机纳米材料技术领域。

背景技术

Bi₉O_7.5S₆是具有空间群的菱面体结构和直接带隙的半导体，其吸收带边为940nm位于近红外区域，因而对可见光有良好的吸收，在光伏设备的构造中具有应用潜力。在宏观上，Bi₉O_7.5S₆具有鎏金的现象如图1，现如今，出现了具有鎏金现象的香水和护肤品等，以增加商品的美观感，可见鎏金这一现象有研究的价值的，此外，鎏金材料可以做涂料，使其具有艺术感。在微观上，Bi₉O_7.5S₆具有独特的分层结构，其特征是[BiS₂]和[Bi₂O₂]层沿[001]方向交替堆叠。此外，Bi₉O_7.5S₆化合物具有成本低、无毒、操作简便等优势，使其成为光电探测器的理想选择。2015年，黄富强等人(Meng,Zhang et al.2015)首次通过简便的水热方法成功合成了新的层状化合物Bi₉O_7.5S₆纳米片，并且通过可变范围跳跃(VRH)和绝热小极化子跳跃(SPH)测试结果发现其电阻率与温度相关，这证实了该化合物的半导体特性。综上，对于Bi₉O_7.5S₆纳米片的性能研究非常必要，如光电性能等。本发明除了提供硫源的硫脲一样，其余原料都不一样，并且我们调控pH的原料更简单好操作，反应温度我们是比他们低且反应时间短，操作简单。

目前研究者已经开发一种合成该材料的方法(Meng,Zhang et al.2015)：将0.01mol Bi(NO)₃·5H₂O，0.01mol SC(NH₂)₂，5g KOH和10g LiOH溶解在10ml的NaCl混合溶液中。连续搅拌下蒸馏水和酒精(体积比＝1：1)。然后将前体转移到50mL内衬聚四氟乙烯的不锈钢高压釜中，使其填充量达到75％。结晶在180℃下反应72小时，最后成功合成了单晶Bi₉O_7.5S₆的深色粉末。得到的形貌如图5。但是，该课题组合成的材料厚度约为6μm，而且光响应度低，与该课题组合成的材料相比，我们合成的材料的厚度较薄和光电性能优异。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提出一种具有优异光电性能的鎏金纳米片状材料的制备方法，通过溶剂热法得到了一种具有优异光电性能的鎏金材料的Bi₉O_7.5S₆纳米片材料，制备方法的简单易操作，环境友好，并且在不同强度的光和不同波长的激光照射下，表现出优异的光电响应，使其在光电器件和太阳能电池等领域有广泛的应用前景。

为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：

本发明所采用的方法是：采用溶剂热法，合成了具有优异光电性能的鎏金Bi₉O_7.5S₆纳米片材料，而且片状材料均匀，分散性好，产率比较高，可达75％。这种方法制备条件简单，简单易得，重复性高。

本发明的有益效果：