一种菱方相SnSb2Te4纳米材料及其制备方法和应用

本发明属于纳米材料制备，具体涉及一种菱方相snsb2te4纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息旨在增加对本发明总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、实现能源和环境的绿色可持续发展，是人类社会发展的重大战略目标。纳米材料因其独特的结构优势，在清洁能源开发、环境污染净化和生物医学等研究领域均有广泛研究和应用前景。

3、三元snsb2te4纳米材料作为潜在应用于热电、光电、催化等研究领域的多功能材料，对其合成方法的发展和结构-性能关系的探究是当今科学研究的热点，并引起了人们的广泛关注。目前，研究报导合成snsb2te4纳米材料的方法多以高温固相法为主。例如，利用高温固相反应首先将元素sn、sb和te装入石英管内，其次在氩气保护下加热至950℃反应93小时，最后在400-450℃退火2天得到块体snsb2te4。然而，该固相合成方法不仅能耗高和时间久，而且所得产物尺寸不可控、形貌不均一，不利于snsb2te4纳米材料宏量化制备和微纳集成化应用。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种菱方相snsb2te4纳米材料的制备方法，所述制备方法具有工艺简单，成本低廉，反应条件温和能耗显著降低等优点。

2、本发明的第二个目的在于提供上述方法制备的菱方相snsb2te4纳米材料，所述菱方相snsb2te4纳米材料具有形貌均一，尺寸可控和结晶度高等优点。

3、本发明的第三个目的在于提供上述菱方相snsb2te4纳米材料的应用，所述菱方相snsb2te4纳米材料在可见-近红外光范围具有较强的吸收能力，表现出优异的环境污染物降解能力，可作为新型多功能材料应用于催化、光电、热电转换等研究领域。

4、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

5、一种菱方相snsb2te4纳米材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

6、（1）、将碲（te）源溶解于溶剂，得到a溶液（如te-top）；

7、（2）、将锡源，锑源，步骤（1）得到的a溶液和溶剂混合，进行加热，经分离，得到所述菱方相snsb2te4纳米材料。

8、进一步地，步骤（1）中，所述碲源为碲粉，二氧化碲或联苯二碲等中的至少一种。

9、进一步地，步骤（1）中，所述溶剂为三正辛基膦（top），正十二硫醇或油胺等。

10、进一步地，步骤（1）中，所述碲源和溶剂的配比为1 mmol：（1-2）ml。

11、进一步地，步骤（1）中，所述碲源在惰性气氛下溶解于溶剂；所述碲源在加热搅拌的条件下溶解于溶剂。

12、进一步地，所述惰性气氛为氮气或氩气等。

13、进一步地，所述加热的温度为210-250℃，时间为60-180 min。

14、进一步地，步骤（2）中，所述锡源为碘化锡，乙酰丙酮锡，溴化锡，乙酸锡，草酸锡和醋酸锡等中的至少一种。

15、进一步地，步骤（2）中，所述锑源为三苯基锑，醋酸锑，溴化锑，氯化锑和碘化锑等中的至少一种。

16、进一步地，步骤（2）中，所述溶剂为高沸点反应介质。

17、进一步地，所述溶剂为有机胺，油酸和十八烯等中的至少一种。

18、进一步地，所述有机胺为油胺，十八胺和十六胺等中的至少一种。

19、所述锡源和溶剂的配比为0.1 mmol：（5.0-10.0） ml。

20、进一步地，步骤（2）中，所述加热反应采用以下步骤：先在惰性气氛下进行第一次搅拌加热，再进行第二次加热。

21、进一步地，所述惰性气氛为氮气或氩气等；所述第一次搅拌加热的温度为110-180℃，时间为30-60 min。第一次搅拌加热的目的为使锡源，锑源和碲源溶解，并且除去反应体系中的氧气，水分和低沸点杂质。

22、进一步地，所述第二次加热的温度为260-340℃，时间为10-180 min。

23、进一步地，步骤（2）中，所述加热后还需进行洗涤，分离，得到所述菱方相snsb2te4纳米材料。

24、进一步地，所述洗涤所用的溶剂为无水乙醇和环己烷。

25、进一步地，所述分离的方式为离心或过滤。

26、进一步地，步骤（2）中所述锡源的锡元素，所述锑源的锑元素和步骤（1）中所述碲源的碲元素的摩尔比为1：2：（4-8）。

27、上述方法制备的snsb2te4纳米材料，所述snsb2te4纳米材料的晶型为菱方相，所述snsb2te4纳米材料的微观形貌为纳米级多边形片状结构。

28、进一步地，所述snsb2te4纳米材料的边长大约为100-350 nm，厚度大约为10-30nm。

29、上述snsb2te4纳米材料在光电，热电或催化等领域中的应用。

30、相对于传统固相反应方法合成的snsb2te4，本发明合成的二维菱方相 snsb2te4纳米材料易于在器件基底上进行微纳加工成膜；并且二维菱方相snsb2te4纳米片具有结晶度高的优点，所以利于光生电子-空穴的有效分离和传输，提高光催化或光电转换性能。本发明合成的二维菱方相snsb2te4纳米材料还具有良好的溶剂分散性，且在可见-近红外光范围具有较强的吸收能力，具有良好的光催化能力。

31、有益效果：（1）本发明提供的方法制备的菱方相snsb2te4纳米材料具有六边形和/或多边形片状结构的形貌，并且结晶度高，形貌尺寸可控，独特的结构使得snsb2te4纳米材料在可见-近红外光范围具有优异的吸收能力，而且snsb2te4纳米材料表现出优异的环境污染物降解能力，可作为新型多功能材料应用于催化、光电、热电转换等研究领域。

32、（2）本发明提供的制备二维菱方相snsb2te4纳米材料的方法具有工艺简单，成本低廉，反应条件温和与能耗显著降低等优点。

技术特征：

1.一种菱方相snsb2te4纳米材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述碲源为碲粉，二氧化碲或联苯二碲中的至少一种；

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碲源和溶剂的配比为1 mmol：（1-2） ml。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛为氮气或氩气。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述锡源为碘化锡，乙酰丙酮锡，溴化锡，乙酸锡，草酸锡和醋酸锡中的至少一种；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述锡源的锡元素，所述锑源的锑元素和步骤（1）中所述碲源的碲元素的摩尔比为1：2：（4-8）。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述加热反应采用以下步骤：先在惰性气氛下进行第一次搅拌加热，再进行第二次加热。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气氛为氮气或氩气；

9.权利要求1-8任一项所述的方法制备的snsb2te4纳米材料，其特征在于，所述snsb2te4纳米材料的晶型为菱方相；所述snsb2te4纳米材料为多边形片状结构；所述snsb2te4纳米材料的边长为100-350 nm，厚度为10-30 nm。

10.权利要求1-8任一项所述的方法制备的snsb2te4纳米材料和/或权利要求9所述的snsb2te4纳米材料的应用，其特征在于，所述snsb2te4纳米材料用于催化、光电或热电领域。

技术总结本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种菱方相SnSb<subgt;2</subgt;Te<subgt;4</subgt;纳米材料及其制备方法和应用。所述制备方法采用以下步骤：将碲源溶解于溶剂，得到A溶液；将锡源，锑源，A溶液和溶剂混合，进行加热，经分离，得到所述菱方相SnSb<subgt;2</subgt;Te<subgt;4</subgt;纳米材料。所述制备方法具有反应条件温和工艺简单等优点，实现了菱方相SnSb<subgt;2</subgt;Te<subgt;4</subgt;纳米材料的可控制备。本发明的方法合成的菱方相SnSb<subgt;2</subgt;Te<subgt;4</subgt;纳米材料具有结晶度高，单分散性高及形貌尺寸均一等特点，且具有六边形状和/或多边形片状结构的形貌，独特的结构使得SnSb<subgt;2</subgt;Te<subgt;4</subgt;纳米材料在可见‑近红外光范围具有优异的吸收能力，而且以SnSb<subgt;2</subgt;Te<subgt;4</subgt;纳米材料作为催化剂具有优异的环境污染物降解能力，可作为新型多功能材料应用于热电转换，光电和催化等研究领域。技术研发人员：冯文玲,王文亮,孙雪,马心蕊,许昊铭,王艺茗,杨金莹受保护的技术使用者：曲阜师范大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18