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Large-scale synthesis of double
cauliflower-like Sb 2 S 3
microcrystallines by hydrothermal
method Lei Wu a , Hanyue Xu b ,
Qiaofeng Han a , ⇑ , Xin Wang a
化材四乙
李政諺
4a040111
介紹
• 輝銻礦，一種層狀結構的V-VI族半導體材料的帶
的1.5-2.2電子伏特的直接帶隙，具有優異的光敏
度以及熱電，它被廣泛用於微波器件，電子設
備，太陽能，熱電冷卻裝置[1-5]。與傳統材料
相比，納米材料已得到相當多的關注，由於其
獨特的物理和化學性質和在光學和電子器件的
製造中廣泛應用。研究納米材料具有獨特的結
構和形貌的可控制樣已經成為一個重要的網絡
連接場開發納米材料。特別地，各種無機晶體
與自然啟發形態的自組裝圖案已經獲得。例如，
研究小組通過使用硫脲作為硫源，乙酸銻源和
共聚物作為在200℃下在酸性條件下的結晶裂解
劑銻3結晶合成雙滑輪三硫化二锑的[6]。
• 鉬和同事通過前體的溶劑熱 - 熱路線[7]製備的三硫化二锑與納
米棒，樹枝狀，稻草捆樣形態。我們的團隊synthe-大小的花生
形三硫化二锑上層建築用黃藥作為前體[8]。各種銻2 S 3的新穎
形貌如羽毛狀，放射性枝蔓狀，棱柱球體狀，多刺球狀，FL奧
爾狀和板狀的球體狀由一維（1-D聚合）積木是由胡錦濤等人獲
得。[9]。表面活性劑可有效地控制納米顆粒的形貌和結構，因
為它們可以通過協調或電荷效應包裹在顆粒表面。銻2 S3納米
顆粒具有各種形態已經製備通過使用聚乙烯吡咯烷酮（PVP）
[10,11]，聚乙二醇400（PEG-400）和emulsi音響呃OP-10作為表
面活性劑[12]。在此，我們使用的SbCl3和Na2 S為原料描述經由
表面活性劑（十二烷基三甲基溴DTAB）輔助水熱路線奧爾狀的
三硫化二锑微晶的合成。通過使用酒石酸銻鉀作為銻源[13]或
三乙醇胺作為溶劑所得相比奧爾狀的三硫化二锑的微結構[14]，
原料比較簡單，產品的形態是在我們的工作更穩壓ular。的反
應時間，反應溫度，表面活性劑和對結構和產品的形態的原料
的比例的影響進行了認真的調查。
實驗步驟
• 在典型的實驗中，將1.0g（4.4毫摩爾）三
氯化銻（的SbCl3）加入到20ml蒸餾水，和
濃鹽酸加入到溶液中，直至白色沉澱完全
消失。4.2克（17.5毫摩爾），使-始終維持
在180℃30小時。所得黑色沉澱物，過濾的
網絡連接，用蒸餾水和乙醇幾次，並在空
氣中自然乾燥。
描述
• X射線衍射圖案記錄在用銅 K輻射（K
=0.154186納米）的D8高級的X射線衍射
儀。透射電子顯微鏡（TEM）和相應的
選擇區域電子衍射（SAED）上進行一個
JEM-2100（JEOL）制顯微鏡裝備有X射
線能譜儀（EDS）。掃描電子顯微鏡
（SEM）圖像用JSM-5610LV顯微鏡獲得。
拉曼光譜收集在REN- ISHAW Invia拉曼顯
微鏡配備的波長514.5 nm的氬離子激光
器。該產品的X射線光電子譜（XPS）收
集在PHI QUANTERA II X-射線光電子能譜
儀，採用單色的鋁 鉀 A輻射（K =8.4埃）
作為激勵源。漫重新撓度光譜的
Shimadzu UV-2550分光光度計配備有積
分球，使用的硫酸鋇作為基準獲得。
結果與討論
• 後5小時，水熱反應的30小時顯示在圖中得到的三硫化
二锑microcrystallines典型XRD圖譜。1。所有的在X射線
衍射圖案的再撓度峰可以容易IN- dexed到斜方晶系的三
硫化二锑（JCPDS，74-1046號公報）。為雜質如的Sb 2
O 3和SbOCl沒有特徵性的峰出現。的三硫化二锑
microcrystallines為30小時和5小時，再撓度峰都是強而
尖銳，表明三硫化二锑是很好的結晶。顆粒的計算的平
均尺寸為約35納米根據德拜 - 謝樂式。三硫化二锑
microcrystallines5小時，reactionwere特徵在於拉曼光譜
的30小時，其結果顯示在圖2。的尖銳的峰在147的外觀，
198257厘米1表明良好的結晶的三硫化二锑[15]的形成。
無明顯的區別是本的5小時和30小時，這與XRD結果一致
的產品之間。在292的峰值305厘米1可以分配給三硫化
二锑基本單元[16]的振動峰。
在448厘米闌1的峰可能是由於在對稱伸
縮的Sb2 S 3[14]的銻-S-銻鍵。雙cauli的純
度和組成FL奧爾狀的三硫化二锑是通過
使用XPS進行分析。 S2P和Sb3d的芯級光
譜示於圖3。在529.5和53伏特的峰值對應
於銻3D5/ 2和3D3/2，分別[17]，並且在
161.3和162.1 eV的峰分別分配至S的2p3/2
和S的2p半，的結合能[18]。的Sb和S中存
在的產物的原子比為1.9：3，通過峰面積
的計算，這是接近的三硫化二锑的化學
計量比。圖。 4示出了雙cauli FL奧爾狀的
三硫化二锑的SEM圖像。該產品由雙cauli
FL具有直徑owers
約10 L M。甲馬尼科幻陽離子SEM圖像表明，苟
利FL奧爾由來自同一中心點徑向延伸的納米棒
（圖的插圖。4）。桿的表面是與多面體，甚至
端（圖4中B）平滑。雙cauli- FL奧爾狀的Sb2 S 3
進一步CON組fi均方根該cauli FL奧爾狀的三硫化
二锑是由許多單個納米棒為40毫微米的1.5流明
（圖4 C）的平均尺寸，這是在TEM圖像用SEM觀
察一致。產物的高分辨圖像顯示的常規晶格，展
示出良好的結晶產物（圖4 D）的形成。晶面的
測定間隔是0.286納米，其對應於（130）面晶面
顯示斜方晶系的三硫化二锑的距離。在電子衍射
圖像斑點圖案表明，雙cauli佛羅里達州奧爾般銻
2 S3單晶（圖插圖。4 D）。雙cauli FL奧爾狀的三
硫化二锑微晶線的EDS光譜表明所製備的產品包
括S和Sb的元素ments（圖5）。 C和銅的光譜峰
是由於碳塗層Cu網格[19]。此外，S和Sb中的
COM磅的含量比是3：2通過孔定量音響陽離子計
算的能譜的峰。的製備在180℃下對於不同的反
應時間的三硫化二锑微晶的TEM圖像示於圖。 6。
當反應時間為5小時，對束狀納米棒形成一點
（圖6）。如果反應時間延長至20小時，塊狀苟
利FL奧爾狀的三硫化二锑的顆粒出現（圖6的B）。
反應30小時
• （圖4）之後所產生的雙cauli- FL奧爾狀的三硫化二锑微晶大規
模。當的SbCl3溶液中加入到水中，的SbCl3呈強加氫裂解，產生
氯化氫和白色沉澱物（SbOCl）。添加適量鹽酸後，白色的降水
大老消失。當加入的Na2 S解決方案，橙降水大老是rstly生產網
絡由於非晶銻硫化物德的形成。如果硫化物宮是insuf網絡cient，
一些雜質的產品suf- FERS如銻2 O3，由於不完整的電抗化。當
過多的硫化物德出席，銻3+網絡rstly與S 2組合產生非晶銻硫化
物去，這可能與S 2聯合收割機產品SbS格式XYÀ。 SbS格式的xy
闌分解溢出來產生的三硫化二锑的酸性條件下，類似於傳統的
重結晶過程[20]。晶體生長行為由內部結構，符合晶體生長法
[21。三硫化二锑屬於正交晶系，lay- ERED結構，這趨向於形成
一維（1D）結構作上。下的水熱條件下，連接在一起的桿，以
形成束，應受自組裝成雙層
奧爾狀上層建築，如顯示在方
案1中。 DTAB能夠防止納米顆
粒聚集在一起，由於從長碳鏈
顆粒的表面上所產生的空間位
阻效應，和直接的三硫化二锑
納米棒組裝成雙重cauli與取向
FL奧爾狀微結構。整個過程可
以被去刻劃在方案1中。反應溫
度起著銻2 S 3粒子的生長中起
重要作用。當反應emperature
為140℃，則納米棒被隨機聚集
（圖6 c）所示。所述cauli FL奧
爾類和雙cauli FL奧爾狀微晶被
生產，如果反應在160℃（圖6 d）
所示。的在FL上的三硫化二锑
的形態的表面活性劑包括陽離
子表面活性劑（DTAB），陰離
子表面活性劑（SDS）和非離子
表面活性劑（PEG-1500）的
uence進行了討論。用PEG-1500
作為表面活性劑時，產物的形
態是不規則的（圖7）。
• 厚納米棒進行觀察，如果加入SDS（圖7的B）。樹枝狀
的三硫化二锑出現，沒有任何表面活性劑（圖7 c）所示。
S和Sb的明顯的比例在佛羅里達州uenced銻2 S 3的形態。
同為S /銻=1:1的比例連接在一起的納米棒：1（圖7天）。
同的比率提高到3:2，數cauli FL奧爾狀的Sb2 S 3的方法，
不同的分散的納米棒形成的（圖7即）。當S /銻的比例
為4：1，均勻cauli FL奧爾狀的三硫化二锑生成（圖7 F）。
紫外 - 可見吸收光譜的重要甲的消耗臭氧層物質的研究
半導體納米材料的能帶結構光學特性之一。雙cauli的光
學特性FL奧爾狀的三硫化二锑已經評估由光吸收光譜的
手段。圖。 8示出一個寬吸收帶延伸至750納米的邊緣。
的帶隙（E克）的能量可以下列公式來估計
結論
• 總之，通過選擇適當的反應條件，包括表面活性劑，S /銻比，反應溫
度和時間，雙cauli FL奧爾狀的三硫化二锑成功製備水熱法。暫定建議
雙cauli佛羅里達州奧爾般銻2 S3 微晶形成相應的機制。
參考文獻