[发明专利]一种氧氮化合物异质结及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种氧氮化合物异质结的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备第一前驱体，所述第一前驱体为AM₂Ta₃O₁₀或者ARTa₂O₇；所述AM₂Ta₃O₁₀中，A为Cs或Rb，M为Ca、Sr或Ba；所述ARTa₂O₇中，A为Cs或Rb，R为La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu或Y；

(2)将所述第一前驱体采用液相剥离的方法制备第二前驱体；

(3)将所述第二前驱体采用熔融盐处理或者水热处理，制备第三前驱体；

(4)将所述第三前驱体氮化原位生成氧氮化合物异质结。

2.根据权利要求1所述的一种氧氮化合物异质结的制备方法，其特征在于，

所述AM₂Ta₃O₁₀以A前驱体、M前驱体、Ta前驱体为原料，通过溶胶凝胶法或高温固相法制备得到；其中所述A前驱体、M前驱体、Ta前驱体按照A、M、Ta的摩尔比为：(1～1.8)：2:3进行计量配比；

所述ARTa₂O₇以A前驱体、R前驱体、Ta前驱体为原料，通过溶胶凝胶法或高温固相法制备得到；其中所述A前驱体、R前驱体、Ta前驱体按照A、R、Ta的摩尔比为：(1～1.8)：1:2进行计量配比。

3.根据权利要求1所述的一种氧氮化合物异质结的制备方法，其特征在于，

所述A前驱体选自A的碳酸盐、A的氧化物、A的草酸盐、A的硝酸盐中的至少一种；

所述M前驱体选自M的碳酸盐、M的氧化物、M的草酸盐、M的硝酸盐中的至少一种；

所述R前驱体选自R的碳酸盐、R的氧化物、R的草酸盐、R的硝酸盐中的至少一种；

当采用溶胶凝胶法制备时，所述Ta前驱体选自TaCl₅、乙醇钽中的一种；当采用高温固相法制备时，所述Ta前驱体选自Ta的氧化物。

4.根据权利要求2或3所述的一种氧氮化合物异质结的制备方法，其特征在于，

所述溶胶凝胶法是将原料添加到甲醇或乙醇中，再加入柠檬酸，再加入乙二醇，200～300℃加热形成溶胶凝胶液后，在500～800℃下煅烧1～4h；

所述高温固相法是将原料研磨均匀混合后，在800～1100℃下煅烧2～10h。

5.根据权利要求1所述的一种氧氮化合物异质结的制备方法，其特征在于，所述将第一前驱体采用液相剥离的方法制备第二前驱体的步骤为：

将所述第一前驱体先进行酸处理，然后在四丁基氢氧化铵水溶液中超声处理，再经离心分离制得所述第二前驱体；

任选地，所述酸为0.5～3mol/L盐酸或者硝酸；所述酸处理时间为4～10天，每2天更换一次酸溶液，常温搅拌；

任选地，超声处理的温度为40～80℃，时间为7～14天。

6.根据权利要求1所述的一种氧氮化合物异质结的制备方法，其特征在于，

所述熔融盐处理的温度为300～400℃，处理时间为24～48h；所述熔融盐选自KNO₃、LiNO₃、NaNO₃中的至少一种；

所述水热处理的温度为100～200℃，处理时间为24～48h，水溶液为KOH水溶液、LiOH水溶液、NaOH水溶液中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种氧氮化合物异质结的制备方法，其特征在于，步骤(4)中将第三前驱体与熔融盐按照摩尔比1：(0.5～5)混合后，再进行氮化。

8.根据权利要求1或7所述的一种氧氮化合物异质结的制备方法，其特征在于，步骤(4)中氮化的温度为900～1000℃，在200～300mL/min氨气流中氮化0.05～3h。