一种超薄硒化铋二元化合物纳米片的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超薄硒化铋二元化合物纳米片的制备方法。将300毫升乙二醇加入到三口烧瓶中，用机械搅拌装置将三口烧瓶固定在加热套上；在溶液中，加入1-3毫摩尔的乙二胺四乙酸，搅拌溶解；加入与乙二胺四乙酸等摩尔量的氯化铋，搅拌溶解；加入0.1-0.5摩尔/升的NaOH，搅拌溶解；按照BiCl2:SeO2为2:3的比例，在溶液中加入氧化硒粉末，搅拌溶解；升温至120-190摄氏度，保温0.5-8个小时；冷却到室温，抽滤，在120摄氏度下烘干。本发明专利技术操作简单，容易实现，适宜于批量生产。且该发明专利技术合成的硒化铋片层薄，结晶性好，纳米片尺寸均匀。作为拓扑绝缘体材料，有效的降低时间反演对称性散射，进一步提高材料的热电性能，在热电器件、热电制冷领域具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料制备
，尤其涉及。
技术介绍
当今社会，新能源的探索和环境保护两大课题是全人类所面临的严峻挑战。传统能源的不可再生性以及对环境的污染问题，使得人们必须寻找对环境友好型，最好是可再生的新能源或能源转换技术。热电转换技术就是一种新型环保的能源转换技术。它是采用一种能够实现热能和电能直接转换的功能材料，热电材料，来实现的。热电材料具有体积小、污染少、无噪音、使用寿命长、安全可靠等优点，在温差发电和制冷两方面都具有重要的应用前景。根据热电材料的使用温度，可将其分文室温、中温和高温三类。而硒化铋是室温下应用最多的热电材料之一。硒化铋的本征ZT就能达到I左右，通过优化制备方案，能够进一步提高ZT值。目前对于硒化铋类的热电材料的改性方法主要有合金化和低维化。根据热电材料的特性，低维化能够提高热电材料的热电优值。这是由于一方面在纳米材料中存在大量的晶界，其有利于加强对低频声子的散射，可以大幅度降低晶格热导率；另一方面降低材料的维度，由于量子限域效应使费米能级附近的态密度增加，载流子有效质量也增加，材料的Seebeck系数也随着增加。硒化秘具有很高的电导率和较大的Seebeck系数,但其热导率也较高。Dresselhaus等人通过理论计算首次提出材料的低维化可以引起量子尺寸效应、限域效应，晶界对声子散射等，可以很好的降低晶格热导率。硒化铋热电材料通过低维化热电优值得到大幅度提高，在室温附近就能较高的热电转换效率，可以取代传统的氟利昂压缩制冷机，从而降低了氟利昂对臭氧层的破坏，在一定程度上保护了环境。同时，当硒化秘在低维结构中也具有很多新奇的物理现象。比如，当硒化秘片层厚度小于5nm时,它会具有拓扑绝缘体态。 因此，以这类材料为基础的热电器件在制冷领域将会有重要的应用价值。对其低维化的制备方法的探索具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供。超薄硒化铋二元化合物纳米片的制备方法包括以下步骤: 步骤1:将300毫升乙二醇加入到500毫升的三口烧瓶中，用机械搅拌装置将三口烧瓶固定在加热套上，搅拌； 步骤2:在搅拌均匀地情况下，加入1-3毫摩尔的乙二胺四乙酸，搅拌溶解； 步骤3:加入与乙二胺四乙酸等摩尔量的氯化铋，搅拌溶解； 步骤4:加入0.1-0.5摩尔/升的NaOH，搅拌溶解； 步骤5:按照BiCl2: SeO2为2:3的比例，在溶液中加入氧化硒粉末，搅拌溶解；步骤6:升温至120-190摄氏度，保温0.5-8个小时； 步骤7:冷却到室温，抽滤，在120摄氏度下烘干，得到银白色粉末。本专利技术采用乙二醇为溶剂和还原剂，一步法制备出超薄硒化铋的纳米片。制备工艺简单，纳米片尺寸均匀，易于批量生产，并且合成的硒化铋材料在热电器件中有重要的应用。附图说明图1(a)为硒化铋的扫描电子显微镜图片； 图1(b)为硒化铋的X射线衍射 图2(a)为硒化铋的透射电子显微镜照片； 图2(b)为硒化铋的选区衍射照片。具体实施例方式超薄硒化铋二元化合物纳米片的制备方法包括以下步骤: 步骤1:将300毫升乙二醇加入到500毫升的三口烧瓶中，用机械搅拌装置将三口烧瓶固定在加热套上，搅拌； 步骤2:在搅拌均匀地情 况下，加入1-3毫摩尔的乙二胺四乙酸，搅拌溶解； 步骤3:加入与乙二胺四乙酸等摩尔量的氯化铋，搅拌溶解； 步骤4:加入0.1-0.5摩尔/升的NaOH，搅拌溶解； 步骤5:按照BiCl2: SeO2为2:3的比例，在溶液中加入氧化硒粉末，搅拌溶解； 步骤6:升温至120-190摄氏度，保温0.5-8个小时； 步骤7:冷却到室温，抽滤，在120摄氏度下烘干，得到银白色粉末。所述的步骤I所述的采用乙二醇既为溶剂又作为还原剂，一步还原法合成硒化铋。步骤2所述的采用的乙二胺四乙酸为络合剂，能与等摩尔量的氯化铋形成稳定的络合物，保护溶液中的Bi3+，使反应更均匀，从而控制反应过程中生成的硒化铋结晶生长方式，形成更好的六边形结构。步骤2和步骤5所述的采用氯化铋和氧化硒作为硒化铋纳米片的前驱体。步骤4所述的NaOH为pH调节剂，乙二醇还原体系中的氧化还原反应与溶液的pH值密切相关。实施例1: 在500毫升的三口烧瓶中加入300毫升的乙二醇，将三口烧瓶固定在机械搅拌装置上，均匀搅拌。往乙二醇溶液中加入I毫摩尔的乙二胺四乙酸，搅拌溶解；然后加入I毫摩尔的氯化铋粉末，搅拌溶解；再加入0.1摩尔/升的NaOH，搅拌溶解。最后加入1.5毫摩尔的氧化硒粉末，搅拌溶解后升温至120摄氏度，保温8个小时。关掉加热装置，搅拌冷却至室温，抽滤，清洗。然后在120摄氏度下烘干，得到银白色的粉末。取一部分粉末做形貌、结构表征和相分析，结果如图1和图2所示。我们通过溶液加热搅拌法得到的粉末为六边形结构，相为硒化铋，并且单个六边形片的结晶性良好，为单晶结构。实施例2: 在500毫升的三口烧瓶中加入300毫升的乙二醇，将三口烧瓶固定在机械搅拌装置上，均匀搅拌。往乙二醇溶液中加入2毫摩尔的乙二胺四乙酸，搅拌溶解后；然后加入2毫摩尔的氯化铋粉末，搅拌溶解，再加入0.3摩尔/升的NaOH，搅拌溶解。最后加入3毫摩尔的氧化硒粉末，搅拌溶解后升温至160摄氏度，保温2个小时。关掉加热装置，搅拌冷却至室温，抽滤，清洗。然后在120摄氏度下烘干。实施例3: 在500毫升的三口烧瓶中加入300毫升的乙二醇，将三口烧瓶固定在机械搅拌装置上，均匀搅拌。往乙二醇溶液中加入3毫摩尔的乙二胺四乙酸，搅拌溶解；然后加入3毫摩尔的氯化铋粉末，搅拌溶解，再加入0.2摩尔/升的NaOH，搅拌溶解。最后加入4.5毫摩尔的氧化硒粉末，搅拌溶解后升温至190摄氏度，保温0.5个小时。关掉加热装置，搅拌冷却至室温，抽滤，清洗。然后在120摄氏度下烘干。`本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超薄硒化铋二元化合物纳米片的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：将300毫升乙二醇加入到500毫升的三口烧瓶中，用机械搅拌装置将三口烧瓶固定在加热套上，搅拌；步骤2：在搅拌均匀地情况下，加入1?3毫摩尔的乙二胺四乙酸，搅拌溶解；步骤3：加入与乙二胺四乙酸等摩尔量的氯化铋，搅拌溶解；步骤4：加入0.1?0.5?摩尔/升?的NaOH，搅拌溶解；步骤5：按照BiCl2?:?SeO2?为2:3的比例，在溶液中加入氧化硒粉末，搅拌溶解；步骤6：升温至120?190摄氏度，保温0.5?8个小时；步骤7：冷却到室温，抽滤，在120摄氏度下烘干，得到银白色粉末。

【技术特征摘要】
1.一种超薄硒化铋二元化合物纳米片的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤1:将300毫升乙二醇加入到500毫升的三口烧瓶中，用机械搅拌装置将三口烧瓶固定在加热套上，搅拌； 步骤2:在搅拌均匀地情况下，加入1-3毫摩尔的乙二胺四乙酸，搅拌溶解； 步骤3:加入与乙二胺四乙酸等摩尔量的氯化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李倩倩，董策舟，王宏涛，董臣令，冯琼，黄洋，王鹏，刘嘉斌，张丽慧，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：