[发明专利]铜锌锡硫纳米粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电材料领域的制备方法，具体是一种铜锌锡硫纳米粒子的 制备方法。

背景技术

铜锌锡硫(Cu₂ZnSnS₄，英文缩写为CZTS)具有锌黄锡矿结构，其禁带宽度 与半导体太阳电池所要求的最佳禁带宽度(1.5eV)十分接近，并且具有较大的吸 收系数(可达10⁴cm^-1)，是一种近年来发展迅速、前景广阔的太阳电池吸收层材 料。铜锌锡硫中的元素铜、锌、锡、硫地球储量均非常丰富，还不含有毒成分， 对环境友好，已成为替代铜铟镓硒太阳电池吸收层的最佳候选材料，有可能成为 未来光伏电池的主流产品。另外，随着纳米技术的发展，具有纳米尺寸晶粒大小 的吸收层材料也因其具有更大的吸收系数、更优异的光伏性能而被人们广泛关 注。

经对现有技术的文献检索发现，R.Nitsche等在《Journal of Crystal Growth》(晶体生长)1967年第1卷第1期第52～53页发表“Crystal growth of quaternary Cu₂ZnSnS₄ chalcogenides by iodine vapor transport”(碘气相运 输法制备单晶体Cu₂ZnSnS₄)以来，专业人员已经开发出溅射、热蒸镀等Cu₂ZnSnS₄制备方法，但这些方法需要真空环境，反应条件严苛。因此，提出一种可大量制 备，成本低廉，环境友好的Cu₂ZnSnS₄纳米粒子制备方法，对于本领域具有重要 意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种铜锌锡硫纳米粒子的制备 方法。本发明的方法绿色无污染，反应条件温和简单、成本低廉，适于大规模生 产。

本发明是通过以下技术方案实现的，包括以下步骤：

步骤一，取二价锌盐，二价锡盐，一价或二价铜盐，硫粉；

步骤二，将步骤一所取物质混合，加入油胺，加热，纯化产物，得铜锌锡硫 纳米粒子。

步骤一中，所述二价锌盐为氯化锌、硫酸锌或醋酸锌。

步骤一中，所述锡盐为二氯化锡、醋酸锡、辛酸锡或硫酸锡。

步骤一中，所述铜盐为氯化亚铜、氰化亚铜、氯化铜或醋酸铜。

步骤一中，二价锌盐∶二价锡盐∶一价或二价铜盐∶硫粉＝(1～1.2)∶(1～ 1.2)∶(2～2.2)∶(4～8.8)，该比例为摩尔比。

步骤二中，所述纯化具体为：将产物溶于有机溶剂A中，离心，取下层沉淀， 再向沉淀中加入有机溶剂B，离心，取上清液，向上清中加入油胺和有机溶剂A， 离心后取下层沉淀，烘干，得到铜锌锡硫纳米粒子。

步骤二中，所述有机溶剂A和有机溶剂B各自独立地选自以下物质中的一种： 甲醇、乙醇、乙二醇、正戊醇、正丁醇、叔丁醇、二甲苯、正己烷、三氯乙烯、 四氯乙烯、氯仿和二氯甲烷；且有机溶剂A与有机溶剂B不为同一种物质。

步骤二中，所述油胺的加入量为二价锌盐摩尔数的5～50倍。

步骤二中，所述加热具体为：100～500℃加热1～24小时。

步骤二中，所述铜锌锡硫纳米粒子的直径为5～14nm。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明采用非真空化学合成 的方法制备铜锌锡硫纳米粒子，避免了溅射法存在的设备昂贵、不易于大面积沉 积以及需使用剧毒的硫化氢气体等缺点，具有绿色无污染，设备要求简单，适合 工业化大规模生产的优点。

附图说明

图1为实施例1制备的铜锌锡硫纳米粒子的X射线衍射图谱；

图2为实施例2制备的铜锌锡硫纳米粒子的X射线衍射图谱；

图3为实施例3制备的铜锌锡硫纳米粒子的X射线衍射图谱；

图4为实施例4制备的铜锌锡硫纳米粒子的X射线衍射图谱；

图5为实施例5制备的铜锌锡硫纳米粒子的X射线衍射图谱；

图6为实施例6制备的铜锌锡硫纳米粒子的X射线衍射图谱；

图7为实施例7制备的铜锌锡硫纳米粒子的X射线衍射图谱。

具体实施方式