一種四元硫代銻酸鹽化合物半導體材料及其制備方法和用圖
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種四元硫代銻酸鹽化合物半導體材料及其制備方法和用途，屬于無機半導體材料領域。
【背景技術】
[0002]多元金屬硫屬化物具有非常復雜的結構，也具有豐富的物理和化學性質，是固體化學一個十分活躍的研究領域，這類化合物在在非線性光學，離子交換，光催化，離子導電等方面都呈現出一定的應用前景。硫屬化物這些特殊的性質源于它們多樣的組成和晶體結構。因此，開展多元金屬硫屬化物的合成，探討它們結構與性質的關系，是進行多元金屬硫屬化物研究的熱點。
[0003]相對于傳統的三元硫屬化合物，四元硫屬化合物由更多的元素構成，元素之間相互作用更加多樣，因而，得到的晶體種類更多、結構更復雜、也可能出現更多的性能。近年來，多元金屬硫屬化物的合成研究取得了重要進展，科學家通過各種方法，已合成出了大量具有新型結構及獨特性質的四元硫屬化合物，極大地豐富了硫屬化物結構化學及材料化學。
[0004]由于Sb(III)活躍孤對電子的存在，銻硫屬化合物具有非常豐富的結構類型，其基本構建單元為三角錐的SbQ3和四面體的SbQ4。以不同的陽離子作為結構導向劑，[Sb(III)Q]3單元能通過共邊和共頂點的聚合形成不同結構的陰離子[SbxQy]z，組成鏈狀，層狀或三維網絡。過渡金屬離子同樣可以與銻硫網絡連接，形成更加復雜的無機陰離子骨架。
[0005]目前，國內外制備四元硫屬化合物的典型方法主要包括高溫固相法，中溫助溶劑法以及低溫溶劑熱法。其中高溫固相法產率高，選擇性高，但反應溫度高，實驗操作復雜；中溫助溶劑法實用性強但助溶劑多有毒性，揮發時對人體和環境造成危害。低溫溶劑熱法近三十年才被用于無機晶體材料的合成，與傳統高溫合成方法相比，由于易于調節溶劑熱條件下的環境氣氛，因而有利于低價態、中間價態與特殊價態化合物的生成，并能均勻進行摻雜，還有利于新相、新結構的合成。
[0006]溶劑熱合成方法已成為近年來硫屬化物的重要合成方法，通過選擇合適的反應介質，不僅能極大地提高反應物的溶解度與擴散度，加快反應進程，而且能影響硫屬陰離子骨架的結構。因此，開發新的溶劑熱合成路線，尋找新的合成體系，是合成新型多元硫屬化物的關鍵。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種四元硫代銻酸鹽化合物半導體材料及其制備方法和用途。
[0008]四元硫代銻酸鹽化合物半導體材料化學組成式分別為:BaAgSbS3，BaAgSbS3.H2O,其中所述于單斜晶系，Cllz空間群，晶胞參數a=9.3675 (7) A，b=7.9328 (5) A，c=17.2651 (12)A, a =90。，β =101.734°，γ=90° , V= 1256.17 (15) A3，Z=8，Dc=4.898g/cm3,單晶體為橙紅色塊狀，能隙為2.21 eV ;
BaAgSbS3.H2O 屬于正交晶系，Psxxl 空間群，晶胞參數 a=18.8527 (7) A，b=8.8232 (3) A，c=8.6649 (3) A, a =90。，β =90°，γ=90°，V=1441.33 (9) A3，Z=8，Dc=4.435g/cm3，單晶體為黃色片狀，能隙為2.43eV。
一種四元硫代銻酸鹽化合物半導體材料的制備方法是:將摩爾比為1.0:0.4-1.0:
0.2:2.0-3.0的水合氫氧化鋇、金屬銀、二元固溶體硫化鋪和單質硫混合，加入3-5mL水合肼，在160°C烘箱中反應7天，經去離子水和乙醇洗滌后得到BaAgSbS313
[0009]另一種四元硫代銻酸鹽化合物半導體材料的制備方法是:將摩爾比為1.0-1.5:
1.0-1.2: 0.25-0.5: 2.0-2.5的水合氫氧化鋇、金屬銀、二元固溶體硫化銻和單質硫混合，加入3-5mL水合肼，在160 °C烘箱中反應7天，經去離子水和乙醇洗滌后得到BaAgSbS3.H2O0
[0010]四元硫代銻酸鹽化合物半導體材料用于制備光學半導體器件或太陽能電池過渡層材料。
[0011]本發明的有益效果:合成方法簡單易行，原料成本低，反應條件溫和。采用本方法制備的四元硫代銻酸鹽化合物半導體材料，產率可達到40%_50%。半導體材料的能隙分別為2.21 ^和2.43 eV，在半導體光學方面具有潛在的應用價值。
【附圖說明】
[0012]圖1為BaAgSbS;體的形貌圖；
圖2為BaAgSbS3.H2O晶體的形貌圖；
圖3為BaAgSbS3晶體的EDX圖譜，表明了 Ba、Ag、Sb和S元素的存在及其含量；
圖4為BaAgSbS3.H2O晶體的EDX圖譜，表明了 Ba、Ag、Sb和S元素的存在及其含量； 圖5為BaAgSbSj^結構圖；
圖6為BaAgSbS3.H2O的結構圖；
圖7為根據實施例1中的BaAgSbS3晶體得到的的XRD圖譜與單晶模擬衍射圖；
圖8為根據實施例2中的BaAgSbS3.H2O晶體得到的的XRD圖譜與單晶模擬衍射圖； 圖9為BaAgSbS^熱分析曲線；
圖10為BaAgSbS3.H2O的熱分析曲線；
圖11為BaAgSbSjP BaAgSbS 3.H2O的固態紫外可見漫反射光譜。
【具體實施方式】
[0013]四元硫代鋪酸鹽化合物半導體材料化學組成式分別為:BaAgSbS3，BaAgSbS3.H2O,其中所述于單斜晶系，Cllz空間群，晶胞參數a=9.3675 (7) A，b=7.9328 (5) A，c=17.2651 (12)A, a =90。，β =101.734°，γ=90° , V= 1256.17 (15) A3，Z=8，Dc=4.898g/cm3,單晶體為橙紅色塊狀，能隙為2.21 eV ;
BaAgSbS3.H2O 屬于正交晶系，Psxxl 空間群，晶胞參數 a=18.8527 (7) A，b=8.8232 (3) A，c=8.6649 (3) A, a =90。，β =90°，γ=90°，V=1441.33 (9) A3，Z=8，Dc=4.435g/cm3，單晶體為黃色片狀，能隙為2.43eV。
一種四元硫代銻酸鹽化合物半導體材料的制備方法是:將摩爾比為1.0:0.4-1.0:
0.2:2.0-3.0的水合氫氧化鋇、金屬銀、二元固溶體硫化鋪和單質硫混合，加入3-5mL水合肼，在160°C烘箱中反應7天，經去離子水和乙醇洗滌后得到BaAgSbS313
[0014]另一種四元硫代銻酸鹽化合物半導體材料的制備方法是:將摩爾比為1.0-1.5:
1.0-1.2: 0.25-0.5: 2.0-2.5的水合氫氧化鋇、金屬銀、二元固溶體硫化銻和單質硫混合，加入3-5mL水合肼，在160 °C烘箱中反應7天，經去離子水和乙醇洗滌后得到BaAgSbS3.H2O0
[0015]四元硫代銻酸鹽化合物半導體材料用于制備光學半導體器件或太陽能電池過渡層材料。
[0016]實施例1:
B