[发明专利]形貌可控黄铁矿型二硫化亚铁微/纳米晶材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种黄铁矿型二硫化亚铁材料的制备方法，尤其涉及形貌可控黄铁矿型二硫化亚铁微/纳米晶材料的制备方法。

背景技术

自然界中的二硫化亚铁以黄铁矿和白铁矿两种形态存在。黄铁矿型二硫化亚铁是一种优良的半导体材料，其直接禁带宽度为0.95 eV，接近于理想太阳能电池材料1.1 eV的要求（A.Ennaoui, S. Fiechter, C.Pettenkofer,  N.Alonso-Vante, K.Buker,, M. Bronold, C.Hopfner, H. Sol. Tributsch; Iron disulphide for solar energy conversion [J]. Energy. Mater. Sol.Cells.1993, 29, 289-370.）。白铁矿型二硫化亚铁是黄铁矿型二硫化亚铁的不稳定变体，并且其直接禁带宽度为0.51 eV，禁带宽度太窄不适合作为太阳能电池材料。黄铁矿型二硫化亚铁的光吸收系数高达5*10⁵ ，因而40 nm厚度的黄铁矿型二硫化亚铁其光吸收率可以高达90%（Zhubing He, Shu-Hong Yu, Xiaoyuan Zhou, Xiaoguang Li, and Jifeng Qu; Magnetic Field Induced Phase-Selective Synthesis of Ferrosulfide Microrods by a Hydrothermal Process: Microstructure Control and Magnetic Properties [J]. Adv. Funct. Mater. 2006, 16, 1105-1111.）。根据科学家对于23种半导体材料的综合分析，发现黄铁矿型二硫化亚铁的潜在发电量比单晶硅还要高，是较理想的光伏材料。同时由于其在自然界储量丰富，因而成本是这23种材料中最低的，并且这种材料的组成元素无毒，非常适合大规模生产（C. Wadia, A.P. Alivisatos; Materials Availability Expands the Opportunity for Large-Scale Photovoltaics DeploymentEnviron [J]. Sci. Technol. 2009, 43, 2072-2077.）。此外，黄铁矿型二硫化亚铁还可用于锂离子电池的电极材料等领域。然而自然界中二硫化亚铁多以黄铁矿和白铁矿共生，相纯度不够高，所以不能直接用于太阳能电池材料，需要人工合成纯黄铁矿相的、尺寸均一和可控的二硫化亚铁晶体材料，这样有利于载流子的传输，减少载流子的复合，提高其光电转换效率。