本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料制備及光電應(yīng)用領(lǐng)域，公開一種窄帶隙銀基半導(dǎo)體的制備方法和應(yīng)用，該方法簡單，成本低廉，可以室溫下實現(xiàn)大規(guī)模制備，且材料無毒穩(wěn)定，可用于光催化降解染料及薄膜太陽能電池構(gòu)筑。

背景技術(shù)：

1、近年來，能源和環(huán)境問題受到了越來越多的關(guān)注，新型半導(dǎo)體功能材料在這些領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿?，其中，光電半?dǎo)體可以將太陽能進行有效地轉(zhuǎn)換。agbis2具有窄帶隙(1-1.32?ev)、高吸收系數(shù)和高介電常數(shù)，因其杰出的穩(wěn)定性，在光催化、能量儲存和轉(zhuǎn)換以及光電子器件等領(lǐng)域展現(xiàn)出極大的應(yīng)用前景。目前該材料制備的方法主要集中在離子交換法、前驅(qū)體熱分解法、熱注入法和水熱反應(yīng)法，這些制備技術(shù)都要求高溫(>100?°c)，且合成條件較為苛刻，使得該材料的應(yīng)用受限。因此，開發(fā)一種簡易合成方法并將其應(yīng)用于光電領(lǐng)域非常重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種窄帶隙銀基半導(dǎo)體的制備方法與應(yīng)用，該方法可以在室溫?zé)o惰性氣氛保護下完成材料的合成，該方法制備的材料在光催化降解亞甲基藍和構(gòu)筑太陽能電池方面展現(xiàn)出極大的應(yīng)用潛力。

2、本發(fā)明實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案為一種窄帶隙銀基半導(dǎo)體的制備方法和應(yīng)用，其特征是：包括以下步驟：

3、步驟1：將0.16?g鉍源(檸檬酸鉍)溶于1ml氨溶液(氨水,?質(zhì)量百分濃度為25-28%)中，并加入去離子水將溶液稀釋11倍，室溫下不斷攪拌形成a溶液；

4、步驟2：將0.0573?g銀源(氯化銀)溶于1ml絡(luò)合劑(氨水,?質(zhì)量百分濃度為25-28%)中，并加入去離子水將溶液稀釋11倍，室溫下不斷攪拌形成b溶液；

5、步驟3：將0.12?g硫源(硫代乙酰胺)溶于10?ml去離子水中，室溫下不斷攪拌形成c溶液；

6、步驟4：在室溫持續(xù)攪拌情況下，b溶液逐滴全部加入a溶液中形成ag-bi-nh3絡(luò)合物；

7、步驟5：將c溶液快速全部加入步驟4中的混合溶液中，室溫下持續(xù)攪拌1h進行反應(yīng)；

8、步驟6：將步驟5中所得產(chǎn)物離心分離、洗滌，并置于鼓風(fēng)干燥箱中，80?℃下干燥8h，最終獲得agbis2半導(dǎo)體材料；

9、步驟7：將160?mg?agbis2粉末加入80?ml10mg/l的污染物(亞甲基藍)溶液中，300w氙燈光源照射協(xié)同磁力攪拌10?min后，亞甲基藍去除率為100%，且催化劑可重復(fù)利用。

10、步驟8：將制備的agbis2粉末分散于n,n-二甲基甲酰胺中，配置20?mg/ml溶液，室溫下超聲15?min，通過移液槍取上層液體40?μl，在fto/cds基底上2000轉(zhuǎn)旋涂10?s，之后100?°c空氣中干燥10?min，重復(fù)旋涂干燥步驟5次。進一步3000轉(zhuǎn)旋涂空穴傳輸層(spiro)30?s，空氣中100?°c老化10?min后，蒸鍍100?nm厚金電極，測試器件性能，實現(xiàn)了1.13%的光電轉(zhuǎn)換效率。

11、本發(fā)明所述步驟1中，鉍源包括檸檬酸鉍和硝酸鉍(iii)五水合物，鉍源質(zhì)量與氨水(質(zhì)量百分濃度為25-28%)體積比例在80?mg/ml-400?mg/ml，室溫攪拌時間為5-60?min，轉(zhuǎn)速為100-1500?r/min，氨水稀釋0-30倍。

12、本發(fā)明所述步驟2中，銀源質(zhì)量與氨水(質(zhì)量百分濃度為25-28%)體積比例在40mg/ml-143.3?mg/ml，室溫攪拌時間為5-60?min，轉(zhuǎn)速為100-1500?r/min，氨水稀釋0-30倍。

13、本發(fā)明所述步驟3中，硫源包括硫代乙酰胺和硒代硫酸鈉，硫源質(zhì)量與去離子水體積比在12?mg/ml-30?mg/ml，室溫攪拌時間為5-60?min，轉(zhuǎn)速為100-1500?r/min。

14、本發(fā)明所述步驟4中，室溫持續(xù)攪拌情況下，b溶液逐滴全部加入a溶液中形成ag-bi-nh3絡(luò)合物(二者體積比1:1)，攪拌時間為2-10?min，轉(zhuǎn)速為100-1500?r/min。

15、本發(fā)明所述步驟5中，c溶液快速全部加入步驟4中的混合溶液中，室溫下攪拌時間為1?h，轉(zhuǎn)速為100-1500?r/min。

16、本發(fā)明所述步驟6中，加去離子水3000-10000?r/min離心洗滌2-4次，每次1-5min。

17、本發(fā)明所述步驟7中，agbis2粉末質(zhì)量與污染物(亞甲基藍)溶液體積比在0.1?mg/ml-20?mg/ml，污染物(亞甲基藍)溶液濃度在0.2?mg/l-100?mg/l，磁力攪拌轉(zhuǎn)速在100-1500?r/min。

18、本發(fā)明所述步驟8中，agbis2粉末分散于n,n-二甲基甲酰胺溶液中濃度在1?mg/ml-20?mg/ml，超聲時間15?min-60?min，取上層液體5?μl-40?μl，在fto/cds基底上旋涂轉(zhuǎn)速為1000-3000?轉(zhuǎn)，時間為10-40?s。

19、綜上所述，本發(fā)明提供了一種窄帶隙銀基半導(dǎo)體的制備方法和應(yīng)用，該方法可以在室溫?zé)o惰性氣氛保護下合成高純的agbis2半導(dǎo)體材料，合成方法簡單，成本低廉，工藝重復(fù)性好，且材料穩(wěn)定。該方法制備的材料在光催化降解亞甲基藍和構(gòu)筑太陽能電池方面展現(xiàn)出極大的應(yīng)用潛力。本發(fā)明所述一種窄帶隙銀基半導(dǎo)體的制備方法和應(yīng)用，具有以下特征：首先室溫下配置鉍源、銀源和硫源溶液，形成絡(luò)合物溶液，之后室溫下混合上述溶液并持續(xù)攪拌1h進行反應(yīng)，獲得黑色沉淀物質(zhì)。最后進行離心分離、洗滌，將產(chǎn)物置于鼓風(fēng)干燥箱中80?℃下干燥8?h獲得agbis2半導(dǎo)體材料。與目前常用的合成方法相比，該方法可以在室溫?zé)o惰性氣氛保護下合成agbis2半導(dǎo)體材料，不需要額外的高溫?zé)崽幚?，且所需原料十分便宜，設(shè)備要求較低，具有工業(yè)化生產(chǎn)的潛力。

技術(shù)特征：

1.一種窄帶隙銀基半導(dǎo)體的制備方法和應(yīng)用，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種窄帶隙銀基半導(dǎo)體的制備方法和應(yīng)用，其特征在于，所述步驟1中，鉍源包括檸檬酸鉍和硝酸鉍(iii)五水合物，鉍源質(zhì)量與氨水(質(zhì)量百分濃度為25-28%)體積比例在80?mg/ml-400?mg/ml，室溫攪拌時間為5-60?min，轉(zhuǎn)速為100-1500?r/min，氨水稀釋0-30倍。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種窄帶隙銀基半導(dǎo)體的制備方法和應(yīng)用，其特征在于，所述步驟2中，銀源質(zhì)量與氨水(質(zhì)量百分濃度為25-28%)體積比例在40?mg/ml-143.3?mg/ml，室溫攪拌時間為5-60?min，轉(zhuǎn)速為100-1500?r/min，氨水稀釋0-30倍。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種窄帶隙銀基半導(dǎo)體的制備方法和應(yīng)用，其特征在于，所述步驟3中，硫源包括硫代乙酰胺和硒代硫酸鈉，硫源質(zhì)量與去離子水體積比在12?mg/ml-30mg/ml，室溫攪拌時間為5-60?min，轉(zhuǎn)速為100-1500?r/min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種窄帶隙銀基半導(dǎo)體的制備方法和應(yīng)用，其特征在于，所述步驟4中，室溫持續(xù)攪拌情況下，b溶液逐滴全部加入a溶液中形成ag-bi-nh3絡(luò)合物(二者體積比1:1)，攪拌時間為2-10?min，轉(zhuǎn)速為100-1500?r/min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種窄帶隙銀基半導(dǎo)體的制備方法和應(yīng)用，其特征在于，所述步驟5中，c溶液快速全部加入步驟4中的混合溶液中，室溫下攪拌時間為1?h，轉(zhuǎn)速為100-1500?r/min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種窄帶隙銀基半導(dǎo)體的制備方法和應(yīng)用，其特征在于，所述步驟6中，加去離子水3000-10000?r/min離心洗滌2-4次，每次1-5?min。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種窄帶隙銀基半導(dǎo)體的制備方法和應(yīng)用，其特征在于，所述步驟7中，agbis2粉末質(zhì)量與污染物(亞甲基藍)溶液體積比在0.1?mg/ml-20?mg/ml，污染物(亞甲基藍)溶液濃度在0.2?mg/l-100?mg/l，磁力攪拌轉(zhuǎn)速在100-1500?r/min。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種窄帶隙銀基半導(dǎo)體的制備方法和應(yīng)用，其特征在于，所述步驟8中，agbis2粉末分散于n,n-二甲基甲酰胺溶液中濃度在1?mg/ml-20?mg/ml，超聲時間15?min-60?min，取上層液體5?μl-40?μl，在fto/cds基底上旋涂轉(zhuǎn)速為1000-3000?轉(zhuǎn)，時間為10-40?s。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料制備及光電應(yīng)用領(lǐng)域，公開一種窄帶隙銀基半導(dǎo)體的制備方法及應(yīng)用，該方法簡單，成本低廉，可以實現(xiàn)大規(guī)模制備，且材料無毒穩(wěn)定，可用于光催化降解染料及薄膜太陽能電池構(gòu)筑。本發(fā)明所述方法具有以下特征：首先將鉍源(檸檬酸鉍)溶于氨溶液(氨水)中形成A溶液，之后將銀源(氯化銀)溶于絡(luò)合劑(氨水)中形成B溶液，再將硫源(硫代乙酰胺)溶于去離子水中形成C溶液。在室溫持續(xù)攪拌情況下，B溶液加入A溶液中形成Ag?Bi?NH<subgt;3</subgt;絡(luò)合物，隨后立即加入C溶液，不斷攪拌形成黑色沉淀，室溫反應(yīng)1h后，通過離心、洗滌、干燥后得到所需的AgBiS<subgt;2</subgt;半導(dǎo)體材料。進一步測試該半導(dǎo)體材料的光電應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)其對亞甲基藍污染物表現(xiàn)出極快的去除能力，且可重復(fù)利用；此外，該半導(dǎo)體材料用以構(gòu)筑薄膜太陽能電池也展現(xiàn)出1.13%的光電轉(zhuǎn)換效率。與其他無機半導(dǎo)體材料制備方法相比，該方法所需設(shè)備簡單，工藝可重復(fù)性高，可以在室溫下合成高純材料。該方法制備的銀基半導(dǎo)體材料在光催化降解污染物和太陽能電池方面具有極大的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：任棟樓,朱彬,鐘正一
受保護的技術(shù)使用者：廣西大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15