本發(fā)明涉及納米半導(dǎo)體材料領(lǐng)域，具體涉及In4SnS8超薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)：
二維結(jié)構(gòu)單層或少層的半導(dǎo)體材料，例如Co3O4，MoS2以及CuInS2納米膜等，具有大的表面-體積比和原子尺度的厚度，從而賦予它們一些獨特的催化、光電和電化學(xué)性能使得它們有望用于光電器件、傳感器、能量轉(zhuǎn)換和存儲設(shè)備等領(lǐng)域。以往制備此類半導(dǎo)體納米膜的方法主要有化學(xué)氣相沉積法、電沉積、噴霧熱解等。這些方法一般都需要苛刻的制備條件，例如高溫、高真空，或設(shè)備昂貴、操作繁瑣等缺點。In4SnS8是一種多元金屬硫化物半導(dǎo)體材料，它的帶隙為2.5eV，具有可見光吸收能力，因此在太陽能轉(zhuǎn)換領(lǐng)域有潛在應(yīng)用。但是目前對In4SnS8的研究較少，已報道的合成方法多為液相合成法，得到的多為In4SnS8團簇，無法得到二維的In4SnS8薄膜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明是為解決上述問題而提出的，提供了一種In4SnS8超薄膜的制備方法。一種In4SnS8超薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一，制備前驅(qū)體：將二乙基二硫代胺基甲酸鈉分別與銦鹽和錫鹽混合反應(yīng)，過濾得濾餅，清洗濾餅后烘干制備得到前驅(qū)體即二乙基二硫代胺基甲酸銦和二乙基二硫代胺基甲酸錫；步驟二，溶劑熱反應(yīng)：將前驅(qū)體中的二乙基二硫代胺基甲酸銦和二乙基二硫代胺基甲酸錫分散于含有表面活性劑的溶劑中得到混合液，將混合液在水熱釜中加熱，發(fā)生溶劑熱反應(yīng)，得到產(chǎn)物；步驟三，后處理：將含有產(chǎn)物的分散液離心分離，得到沉淀，將沉淀再溶解于無水乙醇中進(jìn)行超聲分散和離心分離過程，重復(fù)超聲分散和離心分離過程多次后即得In4SnS8超薄膜。本發(fā)明提供的In4SnS8超薄膜的制備方法，還可以具有這樣的特征：其中，銦鹽包括硝酸銦、醋酸銦、氯化銦，錫鹽包括硝酸錫、硫酸錫、氯化錫、氯化亞錫。本發(fā)明提供的In4SnS8超薄膜的制備方法，還可以具有這樣的特征：其中，烘干的條件為60℃下干燥12小時。本發(fā)明提供的In4SnS8超薄膜的制備方法，還可以具有這樣的特征：其中，表面活性劑為烷基胺、烷基酸、烷基醇和烷基硫醇中的一種。本發(fā)明提供的In4SnS8超薄膜的制備方法，還可以具有這樣的特征：其中，烷基胺為油胺、十二胺、十八胺中的任意一種，烷基酸為油酸，烷基硫醇為十二硫醇。本發(fā)明提供的In4SnS8超薄膜的制備方法，還可以具有這樣的特征：其中，溶劑為烷烴、烯烴和烷基醇中的一種或者多種的混合溶劑。本發(fā)明提供的In4SnS8超薄膜的制備方法，還可以具有這樣的特征：其中，烷烴包括己烷、庚烷、環(huán)己烷，烯烴為十八烯，烷基醇包括甲醇、乙醇、乙二醇。本發(fā)明提供的In4SnS8超薄膜的制備方法，還可以具有這樣的特征：其中，溶劑熱反應(yīng)的反應(yīng)條件為：溫度180-280℃，反應(yīng)時間5-48小時。本發(fā)明提供的In4SnS8超薄膜的制備方法，還可以具有這樣的特征：其中，步驟二中，前驅(qū)體中二乙基二硫代胺基甲酸銦和二乙基二硫代胺基甲酸錫的投料摩爾比7:1-1:7。發(fā)明作用與效果本發(fā)明提供的In4SnS8超薄膜的制備方法，采用一步法合成制備，過程簡單，操作容易，制備速度快。制備的In4SnS8為完美的二維納米膜狀結(jié)構(gòu)，適合于太陽能轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。附圖說明圖1為根據(jù)本發(fā)明的方法所制備的In4SnS8超薄膜的透射電鏡(TEM)照片；圖2為根據(jù)本發(fā)明的方法所制備的In4SnS8超薄膜的高倍透射電鏡(HRTEM)照片；以及圖3為根據(jù)本發(fā)明的方法所制備的In4SnS8超薄膜的X射線衍射(XRD)圖譜。具體實施方式為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明的In4SnS8超薄膜的制備方法的具體操作步驟作具體闡述。1、制備前驅(qū)體，將銦鹽或錫鹽的水溶液與二乙基二硫代氨基甲酸鈉(NaDDTC)的水溶液分別混合，常溫下磁力攪拌1小時后，靜置3小時，過濾，并用去離子水反復(fù)清洗，濾餅在烘箱內(nèi)60℃下干燥12小時后，分別得到二乙基二硫代胺基甲酸銦和二乙基二硫代胺基甲酸錫。2、溶劑熱反應(yīng)，將金屬二乙基二硫代胺基甲酸銦和二乙基二硫代胺基甲酸錫以一定比例分散于含有特定表面活性劑的溶液中，超聲分散均勻后轉(zhuǎn)入水熱釜中，加熱180℃以上，并保持5-48小時。3、后處理，將上述產(chǎn)物進(jìn)行離心分離后，再溶解于無水乙醇中，超聲分散，離心分離，并重復(fù)超聲分散和離心分離3次，獲得In4SnS8超薄膜。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，前驅(qū)體的制備中金屬鹽選用氯化銦和氯化錫用于制備In(DDTC)3和Sn(DDTC)4。溶劑熱反應(yīng)過程中，前驅(qū)體In(DDTC)3和Sn(DDTC)4以摩爾比7:1-1:7的比例分散于溶劑中，優(yōu)選采用摩爾比4:1的比例。實施例1圖1為根據(jù)本實施例的方法所制備的In4SnS8超薄膜的透射電鏡(TEM)照片圖2為根據(jù)本實施例的方法所制備的In4SnS8超薄膜的高倍透射電鏡(HRTEM)照片圖3為根據(jù)本實施例的方法所制備的In4SnS8超薄膜的X射線衍射(XRD)圖譜。(1)制備In(DDTC)3前驅(qū)體。稱取10mmol氯化銦以及30mmol二乙基二硫代氨基甲酸鈉(NaDDTC)，分別溶于100ml去離子水，將二乙基二硫代氨基甲酸鈉(NaDDTC)溶液逐滴加入氯化銦溶液，常溫下磁力攪拌1小時后，靜置3小時，用去離子水反復(fù)沖洗，抽濾后，放入烘箱內(nèi)以60℃下干燥12小時后，得到In(DDTC)3前驅(qū)體。(2)制備Sn(DDTC)4前驅(qū)體。稱取10mmol氯化錫以及40mmol二乙基二硫代氨基甲酸鈉(NaDDTC)，分別溶于100ml去離子水，將二乙基二硫代氨基甲酸鈉(NaDDTC)溶液逐滴加入氯化錫溶液，常溫下磁力攪拌1小時后，靜置3小時，用去離子水反復(fù)沖洗，抽濾后，放入烘箱內(nèi)以60℃下干燥12小時后，得到Sn(DDTC)4前驅(qū)體。(3)溶劑熱反應(yīng)。分別稱取0.1mmolIn(DDTC)3和0.025mmolSn(DDTC)4，將In(DDTC)3和Sn(DDTC)4分散于含有10mmol油胺的乙醇溶液中。超聲使之完全分散。將混合液轉(zhuǎn)入50mL水熱釜中，升溫至220℃，并保持24小時。(4)后處理。待溶液冷卻后，將產(chǎn)物進(jìn)行離心分離，再溶解于無水乙醇中，超聲分散，離心分離，并重復(fù)超聲分散和離心分離3次，獲得In4SnS8超薄膜。對制得的In4SnS8超薄膜進(jìn)行透射電鏡(TEM)檢測，檢測結(jié)果如圖1所示，所得的In4SnS8為完美的二維超薄膜狀結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步對其做高倍透射電鏡(HRTEM)測試，由圖2可知膜的厚度大約為0.89nm。對其進(jìn)行X射線衍射(XRD)分析，得到的圖譜如圖3所示，由XRD圖譜可知其為薄膜狀。實施例2(1)制備In(DDTC)3前驅(qū)體。稱取10mmol硝酸銦以及30mmol二乙基二硫代氨基甲酸鈉(NaDDTC)，分別溶于100ml去離子水，將二乙基二硫代氨基甲酸鈉(NaDDTC)溶液逐滴加入硝酸銦溶液，常溫下磁力攪拌2小時后，靜置1小時，用去離子水反復(fù)沖洗，抽濾后，放入烘箱內(nèi)以60℃下干燥12小時后，得到In(DDTC)3前驅(qū)體。(2)制備Sn(DDTC)4前驅(qū)體。稱取10mmol硫酸錫以及40mmol二乙基二硫代氨基甲酸鈉(NaDDTC)，分別溶于100ml去離子水，將二乙基二硫代氨基甲酸鈉(NaDDTC)溶液逐滴加入硫酸錫溶液，常溫下磁力攪拌1小時后，靜置3小時，用去離子水反復(fù)沖洗，抽濾后，放入烘箱內(nèi)以60℃下干燥12小時后，得到Sn(DDTC)4前驅(qū)體。(3)溶劑熱反應(yīng)。分別稱取0.175mmolIn(DDTC)3和0.025mmolSn(DDTC)4，將In(DDTC)3和Sn(DDTC)4分散于含有10mmol油酸的十八烯溶液中。超聲使之完全分散。將混合液轉(zhuǎn)入50mL水熱釜中，升溫至180℃，并保持36小時。(4)后處理。待溶液冷卻后，將產(chǎn)物進(jìn)行離心分離，再溶解于無水乙醇中，超聲分散，離心分離，并重復(fù)超聲分散和離心分離3次，獲得In4SnS8超薄膜。實施例3(1)制備In(DDTC)3前驅(qū)體。稱取10mmol醋酸銦以及30mmol二乙基二硫代氨基甲酸鈉(NaDDTC)，分別溶于100ml去離子水，將二乙基二硫代氨基甲酸鈉(NaDDTC)溶液逐滴加入醋酸銦溶液，常溫下磁力攪拌6小時后，靜置8小時，用去離子水反復(fù)沖洗，抽濾后，放入烘箱內(nèi)以60℃下干燥12小時后，得到In(DDTC)3前驅(qū)體。(2)制備Sn(DDTC)4前驅(qū)體。稱取10mmol氯化亞錫以及40mmol二乙基二硫代氨基甲酸鈉(NaDDTC)，分別溶于100ml去離子水，將二乙基二硫代氨基甲酸鈉(NaDDTC)溶液逐滴加入氯化亞錫溶液，常溫下磁力攪拌1小時后，靜置3小時，用去離子水反復(fù)沖洗，抽濾后，放入烘箱內(nèi)以60℃下干燥12小時后，得到Sn(DDTC)4前驅(qū)體。(3)溶劑熱反應(yīng)。分別稱取0.025mmolIn(DDTC)3和0.175mmolSn(DDTC)4，將In(DDTC)3和Sn(DDTC)4分散于含有10mmol十二硫醇的環(huán)己烷溶液中。超聲使之完全分散。將混合液轉(zhuǎn)入50mL水熱釜中，升溫至280℃，并保持6小時。(4)后處理。待溶液冷卻后，將產(chǎn)物進(jìn)行離心分離，再溶解于無水乙醇中，超聲分散，離心分離，并重復(fù)超聲分散和離心分離3次，獲得In4SnS8超薄膜。實施例的作用和有益效果上述實施例提供的In4SnS8超薄膜的制備方法，采用一步法合成制備，過程簡單，操作容易，制備速度快。經(jīng)過，TEM，HRTEM，XRD檢測證實，該方法制備的In4SnS8為完美的二維納米膜狀結(jié)構(gòu)，薄膜厚度小于1nm，適合于太陽能轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。