[发明专利]一种硫化锑微纳米管的制备方法

说明书

本发明涉及一种硫化锑微纳米管的制备方法，属于光电材料制备技术领域。本发明将固体硫源放置在加热设备的低温加热区，将矿源锑放置在加热设备的高温硫化反应区，采用保护气体进行洗气，然后加热至低温加热区的温度为150～300℃，高温硫化反应区温度为350～500℃，低温加热区的固体硫源释放气态硫与高温硫化反应区的矿源锑反应生成硫化锑，硫化锑在基底上冷凝即得硫化锑微纳米管。本发明工艺简单，可大规模制备长度为100nm～20mm的大尺寸硫化锑微纳米管，有利于实现光生载流子在径向上的传输与分离，相较于普通球型或无规则硫化锑材料具有更大的比表面积，适用于光电探测及光催化领域。

技术领域

本发明涉及一种硫化锑微纳米管的制备方法，属于冶金工程技术领域。

背景技术

硫化锑(Sb₂S₃)是辉锑矿的主要成分，V～VI族直接带隙半导体材料，空间群为Pbnm，属于正交晶系晶体结构，能带间隙为1.5～2.2eV。Sb₂S₃是一种以(Sb₄S₆)_n八面体连接在一起的具有层状结构的二元系化合物半导体，具有良好的光导特性和热电性能，在热电设备、电子和光电子器件、光敏器件、红外光谱方面有着广泛的应用。

现有技术中，硫化锑(Sb₂S₃)大多采用湿法制备，包括水热法、回流法、化学浴法、旋涂法等，锑源一般为氯化锑(SbCl₃)，常用的硫源主要有硫代乙酰胺(TAM)、硫代硫酸钠(Na₂S₂O₃)、硫脲(CN₂H₄S)等。通常选用的表面活性剂有三乙醇胺(TEA)、酒石酸(TTA)、乙二胺四乙酸(EDTA)或十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，此类方法工艺路线长，且制备得到的硫化锑形态主要是球形及无定形，难以获得硫化锑微纳米管。

现有技术中Sb₂S₃纳米棒的合成方法是热注射法，硫源是溶解在油胺里的高纯硫，锑源是溶解在十八烯和油胺中的SbCl₃，在200～300℃的温度区间内，氮气氛下制备得了Sb₂S₃纳米棒。但是在有机体系下进行，得到的棒状材料容易被有机物所包裹，产物不容易长大，有利于制备纳米级尺度的材料。

发明内容

本发明针对现有技术中Sb₂S₃纳米棒制备问题，提供一种硫化锑微纳米管的制备方法，即基于气固反应原理，将硫蒸气与矿源锑反应，原位生长得到硫化锑微纳米管，其工艺简单，可大规模制备长度为100nm～20mm的大尺寸硫化锑微纳米管，有利于实现光生载流子在径向上的传输与分离，相较于普通球型或无规则硫化锑材料具有更大的比表面积。

一种硫化锑微纳米管的制备方法，具体步骤如下：

将固体硫源放置在加热设备的低温加热区，将矿源锑放置在加热设备的高温硫化反应区，采用保护气体进行洗气以排尽杂质气体，然后加热至低温加热区的温度为150～300℃，高温硫化反应区温度为350～500℃，低温加热区的固体硫源释放气态硫与高温硫化反应区的矿源锑反应生成硫化锑，硫化锑在基底上冷凝即得硫化锑微纳米管；

所述加热设备包括但不限于双温区管式炉、电阻炉；

所述加热设备内的压强为10Pa～200KPa；

所述固体硫源包含但不限于升华硫、硫铁矿、黄铜矿、废轮胎；

所述矿源锑包含但不限于选矿得到辉锑矿精矿或脆硫铅锑矿精矿、湿法冶炼得到的电积粗锑或挥发毛锑、火法冶炼得到的锑白、泡渣或粗锑；

所述保护气体为惰性气体、H₂或N₂；