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一种溶液法制备多晶SnSe2材料的方法   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2019-01-23
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2019-05-07
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2039-01-23
基本信息
有效性 实质审查 专利类型 发明专利
申请号 CN201910064354.5 申请日 2019-01-23
公开/公告号 CN109607495A 公开/公告日 2019-04-12
授权日 预估到期日 2039-01-23
申请年 2019年 公开/公告年 2019年
缴费截止日
分类号 C01B19/04 主分类号 C01B19/04
是否联合申请 独立申请 文献类型号 A
独权数量 1 从权数量 9
权利要求数量 10 非专利引证数量 1
引用专利数量 2 被引证专利数量 0
非专利引证 1、PARTHIBAN RAMASAMY等: "“Phase controlled synthesis of SnSe and SnSe2 hierarchical nanostructures made of single crystalline ultrathin nanosheets”", 《CRYSTENGCOMM》;
引用专利 CN108439353A、CN108439354A 被引证专利
专利权维持 99 专利申请国编码 CN
专利事件 转让 事务标签 公开、实质审查、申请权转移
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 陕西科技大学 当前专利权人 广州新致信息科技有限公司
发明人 张荔、郭锐、葛万银、朱建峰 第一发明人 张荔
地址 陕西省西安市未央区大学园1号 邮编 710021
申请人数量 1 发明人数量 4
申请人所在省 陕西省 申请人所在市 陕西省西安市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
西安通大专利代理有限责任公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
高博
摘要
本发明公开了一种溶液法制备多晶SnSe2材料的方法,将硒粉分散在油酸溶液中获得硒源的前驱体溶液A;然后在抽真空条件下,去除前驱体溶液A的水蒸气,获得无氧气无水汽的环境;然后经升温,加热和保温处理,抽取前驱体溶液A加入到锡源和乙醇组成的混合溶液B中得到混合溶液C,前驱体溶液A和混合溶液B的体积比为(5~7):(25~30),然后对混合溶液C进行醇热反应,干燥后获得SnSe2粉体。本发明制备方法简单,重复性高,无需添加任何催化剂,也不涉及昂贵复杂的设备,且反应产生的废液易处理,对环境和操作者友好。
  • 摘要附图
    一种溶液法制备多晶SnSe2材料的方法
  • 说明书附图:图1
    一种溶液法制备多晶SnSe2材料的方法
  • 说明书附图:图2
    一种溶液法制备多晶SnSe2材料的方法
  • 说明书附图:图3
    一种溶液法制备多晶SnSe2材料的方法
  • 说明书附图:图4
    一种溶液法制备多晶SnSe2材料的方法
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-10-28 专利申请权的转移 登记生效日: 2022.10.17 申请人由陕西科技大学变更为广州新致信息科技有限公司 地址由710021 陕西省西安市未央区大学园1号变更为510000 广东省广州市天河区体育西路57号1301房自编239号
2 2019-05-07 实质审查的生效 IPC(主分类): C01B 19/04 专利申请号: 201910064354.5 申请日: 2019.01.23
3 2019-04-12 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种溶液法制备多晶SnSe2材料的方法,其特征在于,将硒粉分散在油酸溶液中获得硒源的前驱体溶液A;然后在抽真空条件下,去除前驱体溶液A的水蒸气,获得无氧气无水汽的环境;然后经升温,加热和保温处理,抽取前驱体溶液A加入到锡源和乙醇组成的混合溶液B中得到混合溶液C,前驱体溶液A和混合溶液B的体积比为(5~7):(25~30),然后对混合溶液C进行醇热反应,干燥后获得SnSe2粉体。

2.根据权利要求1所述的溶液法制备多晶SnSe2材料的方法,其特征在于,将前驱体溶液A在持续搅拌和抽真空条件下,控制温度100~140℃加热25~30min,然后通入惰性气体对前驱体溶液进行加热溶解反应。

3.根据权利要求2所述的溶液法制备多晶SnSe2材料的方法,其特征在于,先对前驱体溶液A进行抽真空加热除水蒸气,再加热至250~280℃反应,保温1.5~2.5h。

4.根据权利要求2所述的溶液法制备多晶SnSe2材料的方法,其特征在于,惰性气体为高纯氮气或氩气。

5.根据权利要求1所述的溶液法制备多晶SnSe2材料的方法,其特征在于,保温结束后,降温至70~100℃,抽取前驱体溶液A加入到混合溶液B中,得到混合溶液C。

6.根据权利要求5所述的溶液法制备多晶SnSe2材料的方法,其特征在于,锡源与硒粉的摩尔比为1:(5~7)。

7.根据权利要求1所述的溶液法制备多晶SnSe2材料的方法,其特征在于,醇热反应的温度为180℃,时间为5~6h。

8.根据权利要求1所述的溶液法制备多晶SnSe2材料的方法,其特征在于,离心速率为
4000~10000r/min,烘干温度为60~80℃,时间为1~6小时。

9.根据权利要求8所述的溶液法制备多晶SnSe2材料的方法,其特征在于,采用乙醇和环己烷的混合溶液清洗2~4次。

10.根据权利要求1所述的溶液法制备多晶SnSe2材料的方法,其特征在于,锡源为无水氯化亚锡。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于二维层状材料技术领域,具体涉及一种溶液法制备多晶SnSe2材料的方法。

背景技术

[0002] 自从2004年,两位英国曼彻斯特大学的物理学家发现石墨烯后,二维层状材料的研究也受到了极大的推动。当二维层状材料的厚度减小到纳米尺度,甚至是原子层厚度的时候,二维层状材料就能有非常不同的性质。到目前为止,二维层状材料家族成员已经增加到四十二种,其中大部分是过渡族金属硫化物或者硒化物,即所谓的TMD(TrAnsition MetAl DichAlcogenides)化合物。其中SnSe2作为一种重要的IV-VI族二维材料,Sn和Se在地壳中含量丰富,且SnSe2对生物和环境影响较小,具有环境友好性,因此在微电子学和光电子学中应用前景巨大。近年来,人们发现SnSe2在热电材料领域也具有很好的应用前景,如现有用溶液法制备的SnSe2纳米片具有较好的热电性能,其ZT值高达0.65。
[0003] 目前文献报道SnSe2材料的合成主要为水热法、溶剂热法、热注入法等,这些方法有的工艺复杂,有的是制备过程中使用有毒有害的有机物、前驱物或强还原剂,有的则是在合成过程中涉及使用复杂、昂贵的仪器,这些使得合成SnSe2成本过高、合成过程容易对环境和人体产生二次污染等问题。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种溶液法制备多晶SnSe2材料的方法,能够生长出纯的SnSe2晶体。
[0005] 本发明采用以下技术方案:
[0006] 一种溶液法制备多晶SnSe2的方法,将硒粉分散在油酸溶液中获得硒源的前驱体溶液A;然后在抽真空条件下,去除前驱体溶液A的水蒸气,获得无氧气无水汽的环境;然后经升温,加热和保温处理,抽取前驱体溶液A加入到锡源和乙醇组成的混合溶液B中得到混合溶液C,前驱体溶液A和混合溶液B的体积比为(5~7):(25~30),然后对混合溶液C进行醇热反应,干燥后获得SnSe2粉体。
[0007] 具体的,将前驱体溶液A在持续搅拌和抽真空条件下,控制温度100~140℃加热25~30min,然后通入惰性气体对前驱体溶液进行加热溶解反应。
[0008] 进一步的,先对前驱体溶液A进行抽真空加热除水蒸气,再加热至250~280℃反应,保温1.5~2.5h。
[0009] 进一步的,惰性气体为高纯氮气或氩气。
[0010] 具体的,保温结束后,降温至70~100℃,抽取前驱体溶液A加入到混合溶液B中,得到混合溶液C。
[0011] 进一步的,锡源与硒粉的摩尔比为1:(5~7)。
[0012] 具体的,醇热反应的温度为180℃,时间为5~6h。
[0013] 具体的,离心速率为4000~10000r/min,烘干温度为60~80℃,时间为1~6小时。
[0014] 进一步的,采用乙醇和环己烷的混合溶液清洗2~4次。
[0015] 具体的,锡源为无水氯化亚锡。
[0016] 与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:
[0017] 本发明一种溶液法制备多晶SnSe2的方法,采用油酸为溶剂,不影响反应且对人体无害,通过简单的升温,保温,降温,醇热四个阶段即可合成SnSe2,避免了高温、时间消耗的固相过程,以及复杂的设备。
[0018] 进一步的,仅需将硒粉分散在高沸点溶剂中获得前驱体溶液;将前驱体溶液在持续搅拌和抽真空条件下,100~140℃加热25~30min,然后通入惰性气体。
[0019] 进一步的,本发明采用液相法合成二维层状材料中的过渡族金属硒化物,避免了高温、时间消耗的固相过程,以及复杂的设备,仅需在250~280℃保温1.5~2.5h后醇热即可合成SnSe2晶体,提供了较高的操作可及性和较短的反应时间。
[0020] 进一步的,惰性气体为氩气或高纯氮气,其使用安全且价格低廉。
[0021] 进一步的,采用油酸为溶剂,不影响反应且对人体无害。
[0022] 进一步的,本发明对于作出的SnSe2液体,分离后只需用乙醇和环己烷混合溶液清洗即可,不涉及任何酸洗过程,对环境无任何污染。
[0023] 综上所述,本发明以油酸作为溶剂,无机锡盐作为锡源,采用简单的溶剂热法制备出纯相的SnSe2晶体,且SnSe2晶体是一种球状结构。同时本发明中采用的溶剂油酸,能够有效的与Sn2+络合,控制产物的尺寸,而纳米化材料对于提升材料电化学性能很有效。除此之外,本发明制备方法简单,重复性高,无需添加任何催化剂,也不涉及昂贵复杂的设备,且反应产生的废液易处理,对环境和操作者友好。
[0024] 下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施方案

[0029] 本发明提供了一种溶液法制备多晶SnSe2材料的方法,首先将硒粉分散在高沸点溶剂中获得硒源的前驱体A;然后打开真空泵进行抽气,对混合溶液A进行搅拌,同时通过升温,抽走溶剂中的氧气以及水汽,获得无氧气无水汽的环境;依次经抽真空处理,升温,加热反应和降温处理,按比例抽取前驱体溶液A加入到无水氯化亚锡和乙醇的混合溶液B中,得到不同比例的混合溶液C,然后将混合溶液C加到反应釜中,醇热处理后停止加热,反应体系冷却到室温;然后,将混合溶液C经过离心分离;用乙醇和环己烷混合溶液进行清洗,倒掉溶液,实现固液分离,在干燥箱中进行干燥,获得黑褐色的产物,即为目标产物。
[0030] 本发明一种溶液法制备多晶SnSe2材料的方法,包括以下步骤:
[0031] S1、将硒粉分散在油酸溶液中获得前驱体溶液A;
[0032] S2、将前驱体溶液A在持续搅拌和抽真空条件下,100~140℃加热25~30min,然后通入惰性气体将前驱体溶液升温至250~280℃,并保温1.5~2.5h;惰性气体为高纯氮气或氩气;
[0033] S3、将锡源加入到乙醇中获得混合溶液B;
[0034] 锡源为无水氯化亚锡。
[0035] S4、保温结束后,降温至70~100℃,抽取前驱体溶液A加入到混合溶液B中,得到混合溶液C,其中,锡源和硒粉的摩尔比为1:(5~7);
[0036] 混合溶液C包括前驱体溶液A和混合溶液B的任意比例的混合溶液,前驱体溶液A和混合溶液B的体积比为(5~7)mL:(25~30)mL。
[0037] S5、将混合溶液C放入反应釜中,180℃醇热5~6h;
[0038] S6、醇热结束后,反应釜降至室温并经过分离、清洗和干燥,得到SnSe2粉体。
[0039] 离心速率为4000~10000r/min,清洗2~4次,烘干温度为60~80℃,时间为1~6小时。
[0040] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0041] 实施例1
[0042] 首先,在50mL二口瓶中,注入20mL油酸,将硒粉分散在溶剂中获得硒源的前驱体溶液A。然后将二口瓶放入磁力搅拌器中加上温度计,让温度计刚好触碰到液面,打开旋转按钮,观察转子是否会触碰温度计,给温度计和冷凝管涂上凡士林后,组装仪器。仪器组装完成后,对混合溶液A进行搅拌,设定转速550r/min,温度120℃,打开真空泵开始抽真空,保温30min。然后通入高纯氮气升温至260℃,保温2h。期间称取1mmolSnCl2,量取30ml无水乙醇于试管中,将SnCl2溶于无水乙醇得到混合溶液B。反应降温至70℃抽取6ml前驱体溶液A加入到混合溶液B中使Sn:Se的摩尔比为1:6,摇匀后加入到反应釜中,将反应釜放入水热烘箱中,设定温度180℃时间360min。醇热完成后,待反应体系冷却到室温,然后将混合溶液在
9600r/min下进行离心分离,用乙醇和环己烷混合溶液清洗3次,倒掉溶液,在60℃烘干
60min获得黑褐色的粉体,即为目标产物。
[0043] 图1是按照实施例1所生长出的多晶SnSe2的X射线衍射谱,无杂质峰出现,说明产物是为纯的SnSe2。
[0044] 图2是按照实施例1所生长出的多晶SnSe2的SEM形貌照片,可以看出,SnSe2呈直径为2μm左右的球状。
[0045] 图3是按照实施例2所生长出的多晶SnSe2的X射线衍射谱,无杂质峰出现,说明产物是为纯的SnSe2。
[0046] 图4是按照实施例2所生长出的多晶SnSe2的SEM形貌照片,可以看出,SnSe2呈直径为2μm左右的球状。
[0047] 实施例2
[0048] 首先,在50mL二口瓶中,注入20mL油酸,将硒粉分散在溶剂中获得硒源的前驱体溶液A。然后将二口瓶放入磁力搅拌器中加上温度计,让温度计刚好触碰到液面,打开旋转按钮,观察转子是否会触碰温度计,给温度计和冷凝管涂上凡士林后,组装仪器。仪器组装完成后,对混合溶液A进行搅拌,设定转速500r/min,温度130℃,打开真空泵开始抽真空,保温25min。然后通入高纯氩气升温至250℃,保温1.5h。期间称取1mmolSnCl2,量取30ml无水乙醇于试管中,将SnCl2溶于无水乙醇得到混合溶液B。反应降温至80℃抽取7ml前驱体溶液A加入到混合溶液B中使Sn:Se的摩尔比为1:7,摇匀后加入到反应釜中,将反应釜放入水热烘箱中,设定温度180℃时间360min。醇热完成后,待反应体系冷却到室温,然后将混合溶液在
5600r/min下进行离心分离,用乙醇和环己烷混合溶液清洗2次,倒掉溶液,在80℃烘干
240min获得黑褐色的粉体,即为目标产物。
[0049] 实施例3
[0050] 首先,在50mL二口瓶中,注入20mL油酸,将硒粉分散在溶剂中获得硒源的前驱体溶液A。然后将二口瓶放入磁力搅拌器中加上温度计,让温度计刚好触碰到液面,打开旋转按钮,观察转子是否会触碰温度计,给温度计和冷凝管涂上凡士林后,组装仪器。仪器组装完成后,对混合溶液A进行搅拌,设定转速600r/min,温度140℃,打开真空泵开始抽真空,保温25min。然后通入高纯氮气升温至270℃,保温2.5h。期间称取1mmolSnCl2,量取30ml无水乙醇于试管中,将SnCl2溶于无水乙醇得到混合溶液B。反应降温至90℃抽取5ml前驱体溶液A加入到混合溶液B中使Sn:Se的摩尔比为1:5,摇匀后加入到反应釜中,将反应釜放入水热烘箱中,设定温度180℃时间300min。醇热完成后,待反应体系冷却到室温,然后将混合溶液在
4000r/min下进行离心分离,用乙醇和环己烷混合溶液清洗4次,倒掉溶液,在60℃烘干
180min获得黑褐色的粉体,即为目标产物。
[0051] 实施例4
[0052] 首先,在50mL二口瓶中,注入20mL油酸,将硒粉分散在溶剂中获得硒源的前驱体溶液A。然后将二口瓶放入磁力搅拌器中加上温度计,让温度计刚好触碰到液面,打开旋转按钮,观察转子是否会触碰温度计,给温度计和冷凝管涂上凡士林后,组装仪器。仪器组装完成后,对混合溶液A进行搅拌,设定转速550r/min,温度100℃,打开真空泵开始抽真空,保温28min。然后通入高纯氮气升温至280℃,保温2.5h。期间称取1mmolSnCl2,量取30ml无水乙醇于试管中,将SnCl2溶于无水乙醇得到混合溶液B。反应降温至100℃抽取6ml前驱体溶液A加入到混合溶液B中使Sn:Se的摩尔比为1:6,摇匀后加入到反应釜中,将反应釜放入水热烘箱中,设定温度180℃时间330min。醇热完成后,待反应体系冷却到室温,然后将混合溶液在
10000r/min下进行离心分离,用乙醇和环己烷清洗3次,倒掉溶液,在70℃烘干360min获得黑褐色的粉体,即为目标产物。
[0053] 综上所述,本发明采用简单的溶剂热法制备出纯相的SnSe2晶体,且SnSe2晶体是一种球状结构。本发明制备方法简单、周期短,在一定程度上减少了能耗,节约了成本。且产物纯度高、特征尺寸小,预计作为光催化材料和电池电极材料有很好的应用前景。
[0054] 以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

附图说明

[0025] 图1为实施例1的XRD图谱;
[0026] 图2为实施例1的SEM照片;
[0027] 图3为实施例1的XRD图谱;
[0028] 图4为实施例2的SEM照片。
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