本發(fā)明涉及一種納米棒的制備方法，尤其是一種單晶碲納米棒的制備方法。

背景技術(shù)：

室溫下的帶隙約為0.34eV的碲(Te)作為一種p-型窄帶隙半導(dǎo)體材料，已廣泛地應(yīng)用于光電導(dǎo)探測、非線性光學(xué)等領(lǐng)域。近年來，一維Te納米材料由于具有大的比表面積和良好的載流子輸運特性，可產(chǎn)生遠(yuǎn)大于體材料的光電導(dǎo)增益而成為了人們的研究熱點，如題為“Room-Temperature Growth of Uniform Tellurium Nanorods and the Assembly of Tellurium or Fe₃O₄Nanoparticles on the Nanorods”，Advanced Materials，2008,20(5):947-952(“室溫下生長尺寸均一的Te納米棒及其與Fe₃O₄納米顆粒的自組裝復(fù)合”，《先進(jìn)材料雜志》2008年第20卷第5期947～952頁)的文章。該文中提及的碲納米棒的棒長為0.7～0.8μm，棒直徑為30～40nm；生長方法采用室溫下以柱狀聚合物分子刷({tBMA90}3200)輔助制備碲納米棒，具體為以氬氣作為載氣，將碲化氫(H₂Te)氣體引入到分子刷與四氫呋喃(THF)的混合溶液中反應(yīng)2.5小時后，獲得產(chǎn)物。這種生長方法雖能獲得碲納米棒，卻也存在著不足之處，首先，工藝復(fù)雜；其次，原料中涉及到的碲化氫為有毒氣體，易造成環(huán)境污染；再次，因碲化氫氣體的通入時間僅對碲納米棒的生長長度產(chǎn)生影響，故碲納米棒的直徑不可單獨調(diào)整。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種工藝簡便、綠色環(huán)保，棒長和棒直徑均可調(diào)的單晶碲納米棒的制備方法。

為解決本發(fā)明的技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案為：單晶碲納米棒的制備方法包括溶劑熱法，特別是主要步驟如下：

步驟1，先按照二氧化碲(TeO₂)、堿和乙二醇的重量比為1～1.2:2.6～3.0:500～550的比例將三者攪拌混合，得到混合液，再向混合液中加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和15～25wt％的抗壞血酸(VC)水溶液，得到前驅(qū)體溶液，其中，前驅(qū)體溶液中的混合液、聚乙烯吡咯烷酮和抗壞血酸水溶液的重量比為20∶0.2～0.3：2～3；

步驟2，先將前驅(qū)體溶液置于160～200℃下密閉反應(yīng)6～24h，得到反應(yīng)漿料，再對冷卻后的反應(yīng)漿料進(jìn)行固液分離和洗滌的處理，制得棒長為0.4～0.8μm、棒直徑為70～120nm的六方相單晶碲納米棒。

作為單晶碲納米棒的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：

優(yōu)選地，堿為氫氧化鈉，或氫氧化鉀，或氫氧化鋰。

優(yōu)選地，混合二氧化碲、堿和乙二醇時的溫度為120℃、攪拌時間為40min。

優(yōu)選地，固液分離處理為離心分離，其轉(zhuǎn)速為3000～7000r/min、時間為10～15min。

優(yōu)選地，洗滌處理為使用乙醇和水對分離得到的固態(tài)物進(jìn)行3～5次的交替清洗，清洗時分離固態(tài)物為離心分離。

優(yōu)選地，將制得的單晶碲納米棒于乙醇中分散后置于≤10℃下保存。

相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是：

其一，對制得的目的產(chǎn)物分別使用X射線衍射儀和掃描電鏡進(jìn)行表征，由其結(jié)果可知，目的產(chǎn)物的成分為六方相單晶碲、形貌為棒狀；單晶碲納米棒的棒長為0.4～0.8μm、棒直徑為70～120nm。這種六方相單晶碲納米棒可作為模版，在相應(yīng)金屬陽離子存在的條件下，易于轉(zhuǎn)化為各種碲化物納米棒，如Ag₂Te、Bi₂Te₃、ZnTe、PbTe、CdTe等。

其二，制備方法簡單、科學(xué)、高效。不僅制得了棒長和棒直徑均可調(diào)的目的產(chǎn)物——單晶碲納米棒，還使單批目的產(chǎn)物的產(chǎn)量高，且其中的棒長和棒直徑均整齊劃一，更有著工藝簡便、綠色環(huán)保，制備成本低的特點；從而使其易于工業(yè)化的規(guī)模生產(chǎn)，進(jìn)而使制得的目的產(chǎn)物極易于商業(yè)化地廣泛應(yīng)用于光電導(dǎo)探測、非線性光學(xué)等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1是對制備方法制得的目的產(chǎn)物使用X射線衍射(XRD)儀進(jìn)行表征的結(jié)果之一。其中，XRD譜圖的底部曲線為碲的XRD標(biāo)準(zhǔn)譜線、上部曲線為目的產(chǎn)物的譜線；該XRD譜圖表明目的產(chǎn)物為結(jié)晶完美的六方相單晶碲。

圖2是對制得的目的產(chǎn)物使用掃描電鏡(SEM)進(jìn)行表征的結(jié)果之一。SEM圖像顯示出目的產(chǎn)物的尺寸均一，其棒長和棒直徑的偏差均在5％以內(nèi)。

圖3也是對制得的目的產(chǎn)物使用掃描電鏡進(jìn)行表征的結(jié)果之一。SEM圖像顯示出目的產(chǎn)物的尺寸相對于圖2所示的目的產(chǎn)物的尺寸要粗短些，但仍均一，且棒長和棒直徑的偏差仍均在5％以內(nèi)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

首先從市場購得或自行制得：

二氧化碲；

作為堿的氫氧化鈉、氫氧化鉀和氫氧化鋰；

乙二醇；

聚乙烯吡咯烷酮；

抗壞血酸水溶液。

接著，

實施例1

制備的具體步驟為：

步驟1，先按照二氧化碲、堿和乙二醇的重量比為1:3.0:500的比例將三者攪拌混合；其中，堿為氫氧化鉀，混合時的溫度為120℃、攪拌時間為40min，得到混合液。再向混合液中加入聚乙烯吡咯烷酮和15wt％的抗壞血酸水溶液，得到前驅(qū)體溶液；其中，前驅(qū)體溶液中的混合液、聚乙烯吡咯烷酮和抗壞血酸水溶液的重量比為20∶0.3∶3。

步驟2，先將前驅(qū)體溶液置于160℃下密閉反應(yīng)24h，得到反應(yīng)漿料。再對冷卻后的反應(yīng)漿料進(jìn)行固液分離和洗滌的處理；其中，固液分離處理為離心分離，其轉(zhuǎn)速為3000r/min、時間為15min，洗滌處理為使用乙醇和水對分離得到的固態(tài)物進(jìn)行3次的交替清洗，清洗時分離固態(tài)物為離心分離。制得如圖1中的曲線所示，以及如圖2所示的單晶碲納米棒。

實施例2

制備的具體步驟為：

步驟1，先按照二氧化碲、堿和乙二醇的重量比為1.13:2.9:513的比例將三者攪拌混合；其中，堿為氫氧化鉀，混合時的溫度為120℃、攪拌時間為40min，得到混合液。再向混合液中加入聚乙烯吡咯烷酮和18wt％的抗壞血酸水溶液，得到前驅(qū)體溶液；其中，前驅(qū)體溶液中的混合液、聚乙烯吡咯烷酮和抗壞血酸水溶液的重量比為20：0.28：2.8。

步驟2，先將前驅(qū)體溶液置于170℃下密閉反應(yīng)20h，得到反應(yīng)漿料。再對冷卻后的反應(yīng)漿料進(jìn)行固液分離和洗滌的處理；其中，固液分離處理為離心分離，其轉(zhuǎn)速為4000r/min、時間為14min，洗滌處理為使用乙醇和水對分離得到的固態(tài)物進(jìn)行3次的交替清洗，清洗時分離固態(tài)物為離心分離。制得如圖1中的曲線所示，以及近似于圖2所示的單晶碲納米棒。

實施例3

制備的具體步驟為：

步驟1，先按照二氧化碲、堿和乙二醇的重量比為1.15:2.8:525的比例將三者攪拌混合；其中，堿為氫氧化鉀，混合時的溫度為120℃、攪拌時間為40min，得到混合液。再向混合液中加入聚乙烯吡咯烷酮和20wt％的抗壞血酸水溶液，得到前驅(qū)體溶液；其中，前驅(qū)體溶液中的混合液、聚乙烯吡咯烷酮和抗壞血酸水溶液的重量比為20：0.25：2.5。

步驟2，先將前驅(qū)體溶液置于180℃下密閉反應(yīng)15h，得到反應(yīng)漿料。再對冷卻后的反應(yīng)漿料進(jìn)行固液分離和洗滌的處理；其中，固液分離處理為離心分離，其轉(zhuǎn)速為5000r/min、時間為13min，洗滌處理為使用乙醇和水對分離得到的固態(tài)物進(jìn)行4次的交替清洗，清洗時分離固態(tài)物為離心分離。制得如圖1中的曲線所示，以及近似于圖2所示的單晶碲納米棒。

實施例4

制備的具體步驟為：

步驟1，先按照二氧化碲、堿和乙二醇的重量比為1.18:2.7:538的比例將三者攪拌混合；其中，堿為氫氧化鉀，混合時的溫度為120℃、攪拌時間為40min，得到混合液。再向混合液中加入聚乙烯吡咯烷酮和23wt％的抗壞血酸水溶液，得到前驅(qū)體溶液；其中，前驅(qū)體溶液中的混合液、聚乙烯吡咯烷酮和抗壞血酸水溶液的重量比為20：0.23：2.3。

步驟2，先將前驅(qū)體溶液置于190℃下密閉反應(yīng)11h，得到反應(yīng)漿料。再對冷卻后的反應(yīng)漿料進(jìn)行固液分離和洗滌的處理；其中，固液分離處理為離心分離，其轉(zhuǎn)速為6000r/min、時間為11min，洗滌處理為使用乙醇和水對分離得到的固態(tài)物進(jìn)行4次的交替清洗，清洗時分離固態(tài)物為離心分離。制得如圖1中的曲線所示，以及近似于圖3所示的單晶碲納米棒。

實施例5

制備的具體步驟為：

步驟1，先按照二氧化碲、堿和乙二醇的重量比為1.2:2.6:550的比例將三者攪拌混合；其中，堿為氫氧化鉀，混合時的溫度為120℃、攪拌時間為40min，得到混合液。再向混合液中加入聚乙烯吡咯烷酮和25wt％的抗壞血酸水溶液，得到前驅(qū)體溶液；其中，前驅(qū)體溶液中的混合液、聚乙烯吡咯烷酮和抗壞血酸水溶液的重量比為20：0.2：2。

步驟2，先將前驅(qū)體溶液置于200℃下密閉反應(yīng)6h，得到反應(yīng)漿料。再對冷卻后的反應(yīng)漿料進(jìn)行固液分離和洗滌的處理；其中，固液分離處理為離心分離，其轉(zhuǎn)速為7000r/min、時間為10min，洗滌處理為使用乙醇和水對分離得到的固態(tài)物進(jìn)行5次的交替清洗，清洗時分離固態(tài)物為離心分離。制得如圖1中的曲線所示，以及如圖3所示的單晶碲納米棒。

再分別選用作為堿的氫氧化鈉或氫氧化鋰，重復(fù)上述實施例1～5，同樣制得了如圖1中的曲線所示，以及如或近似于圖2或圖3所示的單晶碲納米棒。

若為利于目的產(chǎn)物的長期保存，可將制得的單晶碲納米棒于乙醇中分散后置于≤10℃下保存。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明的單晶碲納米棒的制備方法進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。