一种PbAgTe三元纳米线制备方法技术

本发明专利技术涉及一种PbAgTe三元纳米线制备方法，合成Te纳米线模板：在反应釜中配制PVP溶液，然后配制碲酸溶液，H6TeO6与PVP的质量比为0.10-0.29，加入到盛有PVP溶液的反应釜中，再加入氨水和水合肼，在180℃下反应4小时，得到Te模板溶液备用；合成AgTe二元纳米线：配制乙酸银溶液，AgOAc与PVP的质量比为0.01-0.10，加入等摩尔比的上一步得到的Te模板溶液，在室温下搅拌12小时后得到AgTe二元纳米线溶液备用；合成PbAgTe三元纳米线：配制三水合乙酸铅溶液，Pb(OAc)2·3H2O与PVP的质量比为0.01-0.16，再加入上一步处理好的AgTe溶液，摩尔比Pb∶Ag∶Te＝0.4-1∶1∶1，在室温下搅拌12小时，得到PbAgTe三元纳米线。由本方法合成的三元纳米线直径在32-38纳米，尺寸均匀，是研究单根纳米线相变存储性能和热电性能的良好材料。

Preparation method of PbAgTe three element nano wire

The invention relates to a preparation method of PbAgTe three nanowires, Te nanowires were synthesized: preparation of PVP template solution in the reaction kettle, and preparation of tellurium acid solution, quality of H6TeO6 and PVP is 0.10-0.29, is added to the reaction vessel containing PVP solution, then adding ammonia and hydrazine, the reaction time is 4 hours under the temperature of 180 DEG C, Te template solution for standby; two yuan: synthesis of AgTe nanowires prepared silver acetate solution, the quality of AgOAc and PVP is 0.01-0.10, the molar ratio of added step by Te template solution, stirring at room temperature for 12 hours after AgTe two nanowire synthesis of PbAgTe three solution reserve; the nano line: preparing trihydrated lead acetate solution, Pb (OAc) 2 - 3H2O and PVP mass ratio was 0.01-0.16, adding AgTe solution on a step to deal with the molar ratio of Pb: Ag: Te = 0.4-1: 1: 1, stirring at room temperature for 12 hours, PbAgTe three yuan nanowires are obtained. The three element nanowires synthesized by this method are 32-38 nm in diameter and uniform in size. They are good materials for the study of phase change storage and thermoelectric properties of individual nanowires.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种I^bAgTe三元纳米线制备方法，属于相变存储和热电纳米材料技 术领域。
技术介绍
人们对相变存储和热电纳米材料的认识已经有很悠久的历史。硫系化合物随机存 储器简称C-RAM，是基于Ovshinshy在20世纪60年代末提出的奥弗辛斯基电子效应的存储 器。C-RAM利用电能使材料在晶态与非晶态之间相互转换，以实现信息的写入与擦除，信息 的读出靠测量电阻的变化实现。自从第一台具有存储功能的计算机问世以来到各种移动多 媒体应用的普及化，存储技术给人们带来了巨大的利润。C-RAM由于只有存储单元的尺寸达 到纳米尺度时才能充分体现其优越性，因此在掌上设备普及化的今天，商务、娱乐、信息、通 讯等种种功能被人们设想放在一个火柴盒般大的容器里。从1823年塞贝克(kebeck)发现热电效应到今天，人们一直不断探求和开发其可 能的商业用途。热电转换技术是一种利用半导体材料将热能和电能进行相互转换的技术， 可实现废热发电和极端环境能源供给以及电子制冷等技术应用。热电材料由于能将废弃的 热能转化成有用的电能，因此在节约能源和发展新能源上都发挥了很大的作用。在当前世 界范围的化石能源短缺的背景下，开发高性能热电材料受到了人们的广泛关注。热电材料 的应用不需要使用传动部件，对环境没有污染、性能可靠、可以用来冷却和保温、使用寿命 长，是一种具有广泛应用前景的环保材料。热电器件有望替代传统的制冷和发电技术。随 着微小器件技术的发展，纳米线热电材料在微电子、人体健康等领域具有潜在的应用前景。 如果将热电材料技术应用于大规模电厂发电，那么我们的生活环境将大为改观。Pb-Ag-Te三元纳米线具有相变存储性能和热电性能。虽然硫系化合物纳米粒子阵列和纳米线的合成技术已取得较大的进展，IBM、 Samsun,中科院上海微系统所等采用较为复杂的多步模板法，得到Ge-Sble和Ge-Sb-Te纳 米粒子薄膜；Lankuorst等人结合离子刻蚀技术和经典的电子印刷术，制得Ge2Sb2I^5和掺 杂的SbTe纳米线存储器原型；中科院上海微系统所的科学家们利用聚焦离子束技术，通过 TOP电极的尺寸纳米化来缩小相变薄膜存储器尺寸；Cui、Park、Agarwal采用气相沉积法制 得了 GeTe、Sb2Te3> Ge2Sb2Te5纳米线(直径为30 IOOnm)，并采用聚焦离子束技术构筑了 纳米线原型器件。但是用物理沉积法和多步法获得的纳米粒子的制备方法烦琐、普适性差， 且需要昂贵的制膜设备。而用气相沉积法制得的纳米线的直径分布较宽(30 100纳米)， 难以通过改变实验参数来调节纳米线尺寸的均一性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种合成过程简单、制备的纳米线直径(32-38纳米)分布均 勻、普适性好、具有相变存储性能和热电性能的三元纳米线制备方法。本专利技术I^bAgTe三元纳米线的制备方法按如下步骤进行1)合成Te纳米线模板在以聚四氟乙烯为内衬的反应釜中配制质量分数为 3. 02-7. 41 %的聚乙烯吡咯烷酮PVP K30溶液，然后配制质量分数为1. 88-3. 69 %碲酸 H6TeO6溶液，H6TeO6与PVP的质量比为0. 10-0.四，在磁力搅拌下加入到盛有PVP溶液的反 应釜中，继续搅拌5-15分钟使其形成均一溶液。然后在磁力搅拌下向釜中加入25%的氨水 NH3 · H2O使溶液的pH为10-11、加入85%的水合胼N2H4 · H2O使溶液从无色变成咖啡色，搅 拌5分钟后将其密封置于180°C的烘箱中4小时。最后将反应釜冷却到室温得Te纳米线， 旋蒸干燥Te纳米线，然后将干燥的Te产物溶解于10-30毫升的二次蒸馏水中得到Te模板 溶液备用；反应机理碲酸H6TeO6被水合胼N2H4 · H2O还原生成Te，即 2H6Te06+3N2H4 — 2Te+3N2+12H20 ；2)合成AgTe 二元纳米线取一个玻璃瓶，向瓶中称入与Te模板溶液成等摩尔比 的乙酸银AgOAc,AgOAc与PVP的质量比为0. 01-0. 10，加入一定量的二次蒸馏水，超声使其 完全溶解。再加入一定量的无水乙醇(二次蒸馏水与C2H5OH的体积比为4-6 1)、等摩尔 比的上一步得到的Te模板溶液，在室温下搅拌12小时后得到AgTe 二元纳米线溶液备用；反应机理Te纳米线模板与Ag+发生离子交换反应，Ag+取代一部分Te纳米线模板上的Te原子，从而得到A^iTe 二元相变纳米线，即+ + — AgxTe + f rTe2z+ ；V 2ζ)2z3)合成H3AgTe三元纳米线另取一个烘干的玻璃瓶，配制质量分数为 0. 15-1. 40%的三水合乙酸铅Pb (OAc)2 · 3H20溶液，Pb (OAc)2 · 3H20与PVP的质量比为 0.01-0. 16，再向瓶中加入一定量的上一步处理好的AgI1e溶液，摩尔比Pb Ag Te = 0.4-1 1 1，然后继续在室温下搅拌12小时，待反应结束后，产物用二次蒸馏水和无水 乙醇各洗涤三次，在45°C的真空干燥箱中干燥12小时，得到H3AgTe三元纳米线。反应机理4 纳米线与1 2+发生离子交换反应，Pb2+取代了一部分A^iTe 二元 纳米线上的Ag原子，从而得到PbyA^iTe三元纳米线，即Agje+yl^b2+ — PbyAg(x_2y)Te+2yAg+)本实验中所用的化学试剂均为分析纯。制备的I^AgTe三元纳米线的形貌如附图1所示，由SEM的高分辨率照片1 (b)可 以看出得到的三元纳米线的直径很均勻，且产物纯度较高；由附图2-6的EDX图可知得到了 不同比例(Pb Ag Te = 0. 31-0. 93 0.80-0.97 1)的 PbAgiTe 三元纳米线。由本方 法合成的三元纳米线直径在32-38纳米，尺寸均勻，是研究单根纳米线相变存储性能和热 电性能的良好材料。附图说明图1是PbAgTe三元纳米线的(a)低分辨率SEM图；(b)高分辨率SEM图；图2是AgTePb三元纳米线的投料摩尔比为Pb Ag Te = 0. 4 1 1的EDX 图；图3是AgTePb三元纳米线的投料摩尔比为Pb Ag Te = 0. 5 1 1的EDX 图；图4是AgTePb三元纳米线的投料摩尔比为Pb Ag Te = 0. 6 1 1的EDX 图5是AgTePb三元纳米线的投料摩尔比为Pb Ag Te = 0. 8 1 1的EDX 图；图6是Agkl^b三元纳米线的投料摩尔比为1 Ag Te = 1 1 1的EDX图。 具体实施例方式以下结合实施例对本专利技术做进一步详述。实施例11.原料分析纯的 H6TeO6, AgOAc、Pb (OAc) 2 · 3H20。2.将0. 6克的PVP(K30，丽=10000)置于容积为25毫升的以聚四氟乙烯为内衬 的反应釜中，在室温下加入7. 5毫升的二次蒸馏水，磁力搅拌使其形成均一溶液(即得质量 分数为7. 41%的PVP溶液)。3.取一个20毫升的玻璃瓶，称入0. 0574克的H6TeO6(H6TeC)6与PVP的质量比为 0. 10)，加入3毫升的二次蒸馏水，超声使其完全溶解，即得质量分数为1. 88本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种ＰｂＡｇＴｅ三元纳米线制备方法，其特征步骤如下：１）合成Ｔｅ纳米线模板：在反应釜中配制质量百分数为３．０２－７．４１％的聚乙烯吡咯烷酮溶液，然后配制质量百分数为１．８８－３．６９％碲酸Ｈ６ＴｅＯ６溶液，在磁力搅拌下加入到盛有ＰＶＰ溶液的反应釜中，Ｈ６ＴｅＯ６与ＰＶＰ的质量比为０．１０－０．２９；继续搅拌５－１５分钟使其形成均一溶液；然后在磁力搅拌下向釜中加入２５％的氨水ＮＨ３·Ｈ２Ｏ使溶液的ｐＨ为１０－１１、加入８５％的水合肼Ｎ２Ｈ４·Ｈ２Ｏ使溶液从无色变成咖啡色，将其密封置于１８０℃的烘箱中４小时；最后将反应釜冷却到室温得Ｔｅ纳米线，旋蒸干燥Ｔｅ纳米线，然后将干燥的Ｔｅ产物溶解于１０－３０毫升的二次蒸馏水中得到Ｔｅ模板溶液备用；２）合成ＡｇＴｅ二元纳米线：取一个玻璃瓶，向瓶中称入与Ｔｅ模板溶液成等摩尔比的乙酸银ＡｇＯＡｃ，ＡｇＯＡｃ与ＰＶＰ的质量比为０．０１－０．１０，加入二次蒸馏水，超声使其完全溶解；再加入无水乙醇，Ｃ２Ｈ５ＯＨ与二次蒸馏水的体积比为４－６∶１，加入等摩尔比的上一步得到的Ｔｅ模板溶液，在室温下搅拌１２小时后得到ＡｇＴｅ二元纳米线溶液备用；３）合成ＰｂＡｇＴｅ三元纳米线：另取一个烘干的玻璃瓶，配制质量百分数为０．１５－１．４０％的三水合乙酸铅溶液，Ｐｂ（ＯＡｃ）２·３Ｈ２Ｏ与ＰＶＰ的质量比为０．０１－０．１６，再向瓶中加入上一步处理好的ＡｇＴｅ溶液，摩尔比Ｐｂ∶Ａｇ∶Ｔｅ＝０．４－１∶１∶１，然后继续在室温下搅拌１２小时，待反应结束后，产物用二次蒸馏水和无水乙醇各洗涤三次，在４５℃的真空干燥箱中干燥１２小时，得到ＰｂＡｇＴｅ三元纳米线。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张兵，侯双霞，张华，于一夫，许友，崔建华，张晋，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12