[发明专利]单晶铟纳米线的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明涉及一种单晶铟纳米线的制备方法及其产品和应用，本发明以锌片和铟源为前驱体，以硫源为辅助剂，通过控制溶剂热的温度和时间，即可制备出由一层硫化物包裹的单晶铟纳米线。本发明通过溶剂热法大批量制备出单晶铟纳米线的长度为100‑300μm，平均直径约为200nm，具有极高的长径比。并且该制备过程具有简单，安全可靠，无毒无污染，成本较低和可重复性性好等优点。生成的铟纳米线经盐酸腐蚀去掉表面硫化物后，可进一步合成为In₂O₃，In₂S₃，InP，InAs等半导体，这些化合物在各种合金的制造、半导体材料的合成、红外线检测器等领域都具有巨大的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米材料制备的技术领域，涉及一种单晶铟纳米线的制备方法及其产品和应用，尤其是涉及一种通过溶剂热大批量合成单晶铟纳米线的制备方法。

背景技术

近年来，纳米尺度(尺寸为l～100 nm)材料的研究引起人们的极大兴趣。由于材料尺度的减小使纳米材料产生结构变化，产生量子尺寸效应，使其能带结构发生改变，材料比表面积增大而导致其熔点、磁性能以及化学催化活性发生改变。因为具有不同于其宏观材料的特殊性能，纳米尺度材料在电子器件、光子器件和生物医药等领域有着广泛的应用潜力。作为一维纳米材料，纳米线在制造下一代纳米装置使用中的核心材料而备受瞩目，特别是金属纳米线如铜、银、镍等由于导电性和透明性等性质而已有效的用作常规导电材料例如氧化铟锡、导电聚合物、碳纳米管、石墨烯等的替代物。

金属铟是ⅢA族四方晶体结构材料，熔点较低，易于硫、磷、砷等结合形成InP、InS、InAs半导体材料，可用于制作发光二极管（LED）的器件。铟也易于氧化生成In₂O₃，用其制作的透明导电薄膜广泛应用于液晶／等离子平面显示和太阳能电池等。与块状铟材料相比，铟纳米线由于具有与尺寸相关联的量子限制效应，良好的电子传输特性和较大的表面积，从而可展现出更加优越的物理化学性质，应用前景也更加广阔。

现有技术方案中，Zhang等^[1]通过化学气相沉积制备氧化铟了晶须/纳米线（Thesynthesis of In, In ₂O₃ nanowires and In₂O₃ nanoparticles with shape-controlled. J. Cryst. Growth 264, 363-368，2004)。Ding等^[2]采用在不同配位体作用下分解有机金属前驱体——环戊二烯基铟的化学法，制备铟纳米颗粒和纳米线（铟纳米颗粒及纳米线的制备. 中国有色金属学报 16, 105-109 ，2006)。Oh等^[3]提供了以超快速率制造单晶铟纳米线的技术（Indium Nanowires Synthesized at an Ultrafast Rate.Adv. Mater. 20, 1093-1098，2008)。Li等^[4]在表面活性剂SDS的帮助下通过溶剂热法合成了单晶铟纳米线。（Synthesis of Indium Nanowires by Galvanic Displacement andTheir Optical Properties. Nanoscale Research Letters 4, 47-53，2009) 但这些制备方案均存在如下问题：过程复杂，成本较高而且生成的铟纳米线质量较差，无法进行大规模的批量生产。因此，探索一种新的单晶铟纳米线的制备方法，降低生产成本，提高经济可行性和生产效率具有重要的实际意义。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明目的在于：提供一种单晶铟纳米线的制备方法。具有制备过程简单，安全可靠，无毒无污染，成本较低和可重复性性好等优点。

本发明再一目的在于：提供一种上述方法制备的产品。

本发明又一目的在于：提供一种上述产品的应用。