一种含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物及其制备方法，属于多元金属硫属化合物半导体材料技术领域。所述含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物的化学式分别为Cs2ZnSb4S8和Cs2Zn2Sb3Se5，在制备的过程中采用一水合肼为主要溶剂，聚乙二醇为辅助溶剂，氨水调节pH值，能够合成两种新型的新型含过渡金属Zn锑硫属化合物并得到纯相，本发明专利技术具有产率高、可调变性好、反应条件温和和合成温度低的优点，具有广阔的应用前景。广阔的应用前景。广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物及其制备方法


[0001]本专利技术属于多元金属硫属化合物半导体材料
，具体涉及一种含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]金属硫属化合物是一类具有丰富结构和组成的半导体材料，由于它们结构和组成的多样性使得它们在无机化学领域具有广泛的应用前景。多元锑硫属化合物由于具有广泛的拓扑结构(从零维(0D)聚合簇到三维(3D)框架)，在非线性光学、光催化、离子交换等领域具有很好的应用前景。
[0003]硫属化合物的合成方法也是多样的，较常用的溶剂热(水热)合成法具有合成条件温和、操作简单、合成过程可控等优点，但目前随着硫属化合物的发展，溶剂热(水热)合成法已不能满足多样硫属化合物的合成。通过对含有过渡金属锌或镉的多元锑硫属化合物的研究发现，大部分化合物都是采用传统的溶剂热合成，使用质子化的有机胺(例如：二乙烯三胺、三乙烯四胺、1，2
‑
丙二胺等等)为主要溶剂，且合成的产物产量较低。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物及其制备方法，用以解决现有方法进行合成时存在产率低的技术问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]本专利技术公开了一种含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物，所述含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物的化学式为Cs2ZnSb4S8。
[0007]进一步地，所述含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物的结构是由二维[ZnSb4S8]2‑
层状结构与电荷补偿Cs
+
阳离子包围的框架组成。
[0008]本专利技术还公开了上述含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物的制备方法，包括以下步骤：
[0009]将Cs2CO3、Zn、Sb2S3和S混合后，再加入水合肼、聚乙二醇和氨水，在干燥条件下进行水热反应，得到反应产物；将反应产物洗涤后得到含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物。
[0010]进一步地，所述Cs2CO3、Zn、Sb2S3和S的摩尔比为(0.5～2.5)：(0.5～2.5)：(0.1～1)：(1～2)；所述Cs2CO3、水合肼、聚乙二醇和氨水的用量比为(0.5～2.5)mmol：(1～3)mL：(1～4)mL：(0.1～1.5)mL。
[0011]进一步地，所述水热反应的温度为140℃～170℃，时间为7天～10天；所述洗涤是采用蒸馏水和无水乙醇洗涤。
[0012]本专利技术还公开了一种含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物，所述含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物的化学式为Cs2Zn2Sb3Se5。
[0013]进一步地，所述含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物通过共享μ3‑
Se3原子和μ3‑
Se5原子形成二维层状结构阴离子层[Zn2Sb3Se5]2‑
，所述含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物的
结构是由二维[ZnSb4S8]2‑
层状结构与电荷补偿Cs
+
阳离子包围的框架组成。
[0014]本专利技术还公开了上述含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物的制备方法，所述Cs2CO3、Zn、Sb2S3和Se的摩尔比为(0.5～2.5)：(0.5～2)：(0.1～1)：(1～2)；所述Cs2CO3、水合肼、聚乙二醇和氨水的用量比为(0.5～2.5)mmol：(1～3)mL：(1～4)mL：(0.1～1.5)mL。
[0015]进一步地，所述水热反应的温度为140℃～170℃，时间为7天～10天；所述洗涤是采用蒸馏水和无水乙醇洗涤。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0017]本专利技术公开了化学式为Cs2ZnSb4S8和Cs2Zn2Sb3Se5的含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物，其为纯相，且在模拟太阳光下的光电流均约为60nA/cm2，能隙分别为2.22eV和1.90eV，在光学半导体方面具有潜在的应用价值。
[0018]本专利技术还公开了上述含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物的制备方法，在制备时，采用一水合肼为主要溶剂，聚乙二醇为辅助溶剂，氨水调节pH值，与现有的制备方法相比，由于本专利技术通过以具有强还原性的肼为基础，通过表面活性剂聚乙二醇
‑
400和氨水对反应环境和晶体结构进行调控，以及利用后过渡金属Zn具有较强的亲硫属性,本方法得到的产率更高，产率可达到～90％(以锌的含量计算)；本方法操作过程简单，可操作性和可调变性好，反应条件温和，合成温度低，能够合成两种新型的新型含过渡金属Zn锑硫属化合物Cs2ZnSb4S8和Cs2Zn2Sb3Se5，并可得到纯相，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0019]图1为Cs2ZnSb4S8和Cs2Zn2Sb3Se5晶体的形貌图；
[0020]图2为Cs2ZnSb4S8和Cs2Zn2Sb3Se5晶体的EDX图谱；
[0021]图3为Cs2ZnSb4S8和Cs2Zn2Sb3Se5的结构图；
[0022]图4为Cs2ZnSb4S8和Cs2Zn2Sb3Se5晶体的XRD图谱与单晶模拟衍射图；
[0023]图5为Cs2ZnSb4S8和Cs2Zn2Sb3Se5的固态紫外可见漫反射光谱；
[0024]图6为Cs2ZnSb4S8和Cs2Zn2Sb3Se5的光电响应测试分析图谱；
[0025]其中：a
‑
Cs2ZnSb4S8；b
‑
Cs2Zn2Sb3Se5。
具体实施方式
[0026]为使本领域技术人员可了解本专利技术的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本专利技术所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
[0027]本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本专利技术的范围，即本
技术实现思路
可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。
[0028]本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)。
[0029]本文中，若无特别说明，“包含”、“包括”、“含有”、“具有”或类似用语涵盖了“由
……
组成”和“主要由
……
组成”的意思，例如“A包含a”涵盖了“A包含a和其他”和“A仅包
含a”的意思。
[0030]本文中，为使描述简洁，未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，各个实施方案或实施例中的各个技术特征可以进行任意的组合，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。
[0031]下面结合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物，其特征在于，所述含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物的化学式为Cs2ZnSb4S8。2.根据权利要求1所述的一种含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物，其特征在于，所述含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物的结构是由二维[ZnSb4S8]2‑
层状结构与电荷补偿Cs
+
阳离子包围的框架组成。3.权利要求1或2所述的一种含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将Cs2CO3、Zn、Sb2S3和S混合后，再加入水合肼、聚乙二醇和氨水，在干燥条件下进行水热反应，得到反应产物；将反应产物洗涤后得到含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物。4.根据权利要求3所述的一种含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物的制备方法，其特征在于，所述Cs2CO3、Zn、Sb2S3和S的摩尔比为(0.5～2.5)：(0.5～2.5)：(0.1～1)：(1～2)；所述Cs2CO3、水合肼、聚乙二醇和氨水的用量比为(0.5～2.5)mmol：(1～3)mL：(1～4)mL：(0.1～1.5)mL。5.根据权利要求3所述的一种含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为140℃～170℃，时间为7天～10天；所述洗涤是采用蒸馏水和无水乙醇洗涤。6.一种含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物，其特征在于，所述含过渡金属Zn的四元锑硫属化合物的化学...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘畅，刘晓艳，张皓然，田雯静，高笑笑，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：