專利名稱：一種Te/Bi或Te/Bi₂Te₃核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱電材料及其制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及Te/Bi和Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu) 納米線及其制備方法。
背景技術(shù)：
自1823年德國(guó)物理學(xué)家塞貝克發(fā)現(xiàn)熱電效應(yīng)以來，熱電材料作為一種重要的能源材料 而倍受關(guān)注。目前，熱電材料領(lǐng)域最大的挑戰(zhàn)是如何提高材料的熱電性能，從而實(shí)現(xiàn)熱電 材料的推廣應(yīng)用，解決能源危機(jī)。美國(guó)化學(xué)會(huì)《納米快報(bào)》(Nano Letters, 2005年，第5 巻，第6期，第1111 — 1115頁(yè))和美國(guó)物理聯(lián)合會(huì)《應(yīng)用物理快報(bào)》雜志(A卯lied Physics Letters ， 2006年，第89期，第063121頁(yè))先后報(bào)道了通過理論計(jì)算得出，具有核殼結(jié)構(gòu)的 一維異質(zhì)結(jié)納米材料，其熱電性能與傳統(tǒng)的納米線相比會(huì)極大的提高。因此，合成熱電材 料的一維核殼異質(zhì)結(jié)納米結(jié)構(gòu)將可能大大推動(dòng)熱電應(yīng)用研究的步伐。
英國(guó)《自然》雜志(Nature ， 2002年，第420期，第57頁(yè))報(bào)道了利用基于外延生長(zhǎng) 機(jī)理的氣相沉積方法合成出i-Si/p-Si以及Si/Ge核殼納米線結(jié)構(gòu)。迄今為止，利用該方法已 經(jīng)合成出一些種類的半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)納米線結(jié)構(gòu)。然而，該方法對(duì)前驅(qū)物、氣壓以及襯底種 類等要求苛刻，使得該方法只能適用于部分材料體系一維核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的制備。并且， 該方法操作復(fù)雜，能耗高，不適于工業(yè)化推廣。由于受現(xiàn)有合成手段所限制，對(duì)于熱電材 料的一維核殼異質(zhì)結(jié)納米結(jié)構(gòu)的合成至今未見實(shí)現(xiàn)。因此，尋找一種操作簡(jiǎn)單、條件溫和、 效率高的能適用于制備熱電材料一維核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的方法成為熱電納米器件開發(fā)和運(yùn)用
所亟待解決的問題。至今未見關(guān)于熱電材料Bi和Bi2Te3的一維核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)及其制備技 術(shù)的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種Te/Bi或Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線及其制備方法，利用 簡(jiǎn)單的液相法來制備Te/Bi或Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線。
本發(fā)明的Te/B域Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線的制備方法，其特征在于將二氧化 碲(Te02)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和乙二醇按照質(zhì)量比1:2:100士5混合，加熱至成為 無色透明溶液，作為混合液一；將五水合硝酸鉍(Bi(N03)3'5H20)、草酸(H2C204)、聚 乙烯吡咯烷酮和乙二醇按質(zhì)量比為1丄5:1:50±5混合并攪拌至形成乳白色懸濁液，并使該 懸濁液中所含Bi(N03)y5H20與混合液一中所含Te02的物質(zhì)量之比為1:3，作為混合液二； 將Bi(N03)3'5H20 、 Te02 、 H2C204 、聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇按照質(zhì)量比為 1:1.5:1.5:2:50±5混合并攪拌至形成乳白色懸濁液，并使該懸濁液中所含Bi(N03)y5H20 與混合液一中所含Te02的物質(zhì)量之比為l:1.5，作為混合液三；將混合液一加熱至150士5 。C，然后滴入0.5 —lml由N2H《H20與水的體積百分比大于或等于85。/。的水合肼溶液，在該 溫度下保溫二十分鐘至兩個(gè)小時(shí)，即得到Te納米線溶液；
將混合液二倒入上述Te納米線溶液中，并在150士5 。C的溫度下保溫三十分鐘至兩個(gè)小時(shí)，即得到Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線；
將混合液三倒入所述Te納米線溶液中，并在150±5 。C的溫度下保溫三十分鐘至兩個(gè) 小時(shí)，則得到Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線。
本發(fā)明的Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線，特征在于其為以<001>為生長(zhǎng)方向的、六方結(jié) 構(gòu)的單質(zhì)Te單晶納米線為內(nèi)核材料，六方結(jié)構(gòu)的單質(zhì)Bi以外延形式形成單晶包覆層材料； 其外延關(guān)系為Te(100)晶面平行于Bi(100)晶面，TeO01〉方向軸平行于BiO01〉方向軸。
本發(fā)明的Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線，特征在于其為以<001>為生長(zhǎng)方向的、六 方結(jié)構(gòu)的單質(zhì)Te單晶納米線為內(nèi)核材料，六方結(jié)構(gòu)的合金B(yǎng)i2Te3以外延形式形成單晶包覆 層材料；其外延關(guān)系為Te(100)晶面平行于Bi2Te3(100)晶面，TeO01〉方向軸Bi2Te3001〉 方向軸。
本發(fā)明利用簡(jiǎn)單易行的液相外延方法，首次成功地合成出了熱電材料單質(zhì)Bi和合金 Bi2Te3的核殼結(jié)構(gòu)異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線。由于在以乙二醇為溶劑的敞開體系中采用聚乙烯吡 咯烷酮為有機(jī)添加劑，使得Te在PVP分子的保護(hù)下進(jìn)行成核生長(zhǎng)，從而可得到直徑均勻、 分散性很好的Te單晶納米線，作為形成核殼結(jié)構(gòu)的內(nèi)核材料；當(dāng)再加入由五水合硝酸鉍和 草酸配制的Bi前驅(qū)液，或加入由硝酸鉍、二氧化碲和草酸配制的Bi—Te前驅(qū)液后，在水合 肼的還原作用下，新產(chǎn)生的Bi原子或Bi2Te3原子與溶液中存在的產(chǎn)物Te具有很好的晶格匹 配度，使Bi或Bi2Te3原子在Te納米線表面順利進(jìn)行異質(zhì)成核，并進(jìn)一步通過外延生長(zhǎng)在Te 納米線的周圍形成單晶Bi或Bi2Te3包覆層，得到Te/Bi或Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線。
傳統(tǒng)的合成一維核殼異質(zhì)結(jié)納米結(jié)構(gòu)的方法多采用金屬顆粒催化氣相沉積結(jié)合氣相外 延機(jī)理來得到核殼結(jié)構(gòu)納米線，這類方法需要金屬催化劑的參與，會(huì)對(duì)樣品產(chǎn)生污染；這 類方法對(duì)反應(yīng)原料要求較高，且反應(yīng)需在較高溫度下進(jìn)行，導(dǎo)致很多材料體系的核殼異質(zhì) 結(jié)結(jié)構(gòu)不能用該方法合成；另外，由于該類方法得到的產(chǎn)物表面無有機(jī)分子的表面修飾， 很難進(jìn)行表面功能化，且這類方法操作復(fù)雜、費(fèi)用高，不適于推廣工業(yè)生產(chǎn)。而本發(fā)明方 法為低溫液相合成方法，以普通商業(yè)化的無機(jī)鹽為反應(yīng)初始物，解決了氣相沉積方法中由 于對(duì)反應(yīng)初始物要求高、反應(yīng)溫度高等問題，且所得到的產(chǎn)物具有很好的分散性，易于進(jìn) 行表面功能化修飾；本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和，所得產(chǎn)物的直徑、長(zhǎng)度均勻、 適合于工業(yè)化生產(chǎn)，并可推廣到其他材料體系核殼異質(zhì)結(jié)納米線的合成。


圖l是實(shí)施例l中單質(zhì)Te納米線的H-800透射電子顯微鏡(TEM)低倍數(shù)形貌照片。 圖2是實(shí)施例l中單質(zhì)Te納米線的H-800透射電子顯微鏡(TEM)高倍數(shù)形貌照片。 圖3是圖2中Te單根納米線的JEOL—2010高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)的晶格條 紋相照片。
圖4是圖2中Te單根納米線的X射線能量散射(EDS)譜圖。 圖5是實(shí)施例l中Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線的粉末X射線衍射(XRD)花樣。 圖6是實(shí)施例l中Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線的JSM — 6700F場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡 (FE—SEM)低倍數(shù)形貌照片。圖7是實(shí)施例l中Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線的JSM — 6700F場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡 (FE—SEM)高倍數(shù)形貌照片。
圖8是實(shí)施例l中Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線的H—800透射電子顯微鏡(TEM)低倍 數(shù)形貌照片。
圖9是實(shí)施例l中Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線的H — 800透射電子顯微鏡(TEM)高倍
數(shù)形貌照片。
圖10是實(shí)施例l中Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)單根納米線的JEOL-2010高分辨透射電子顯微 鏡(HRTEM)照片。
圖ll是實(shí)施例l中Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線的JEOL—2010高分辨透射電子顯微鏡
(HRTEM)的晶格條紋相照片。
圖12是實(shí)施例l中Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線的JEOL — 2010高分辨透射電子顯微鏡
(HRTEM)的高倍數(shù)晶格條紋相照片。
圖13是圖ll中Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)單根納米線的選區(qū)電子衍射(SAED)斑點(diǎn)照片。
圖14是圖ll中Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)單根納米線的X射線能量散射譜(EDS)譜圖。
圖15是實(shí)施例2中Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線的XRD衍射花樣。
圖16是實(shí)施例2中Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線的低倍數(shù)TEM形貌照片。
圖17是實(shí)施例2中Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線的高倍數(shù)TEM形貌照片。
圖18是實(shí)施例2中Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)單根納米線TEM形貌照片。
圖19是圖18中Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)單根納米線的HRTEM低倍數(shù)晶格條紋相照片。
圖20是圖18中Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)單根納米線的HRTEM高倍數(shù)晶格條紋相照片。
圖21是圖18中Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)單根納米線的SAED斑點(diǎn)照片。
圖22是圖18中Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)單根納米線的EDS譜圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例h Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線的合成
1)單晶Te納米線的合成
將0.6克聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 0.48克TeO2粉末分散于50毫升乙二醇中，加熱直至溶 液澄清，將所配溶液轉(zhuǎn)移至250毫升容量的三口瓶中，提高溫度到150攝氏度；在該溫度下 加入0.5 — 1毫升的水合肼，在150攝氏度下反應(yīng)20分鐘后即可得到Te納米線膠體溶液(命名 為中間產(chǎn)物l);待其自然冷卻后取出反應(yīng)產(chǎn)物溶液，利用離心分離出產(chǎn)物，將產(chǎn)物分別用 蒸餾水和無水乙醇清洗各3次，得到Te納米線樣品。
采用日立H-800透射電子顯微鏡(TEM)、JEOL—2010高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM) 對(duì)樣品進(jìn)行形貌觀察和微結(jié)構(gòu)分析。
圖1和圖2是該步反應(yīng)中產(chǎn)物形貌的TEM照片。該TEM照片表明所得產(chǎn)物是長(zhǎng)度為0.5 —1.5nm、直徑為15—20nm的納米線。
圖3是圖2中所示Te單根納米線的HRTEM照片。該照片中的晶格條紋相表明該步反應(yīng)所 得到的Te納米線為單晶，且生長(zhǎng)方向?yàn)?lt;001>方向。圖4是圖2中所示Te單根納米線的X射線能量散射(EDS)譜圖。由該EDS譜圖可確定所 得的產(chǎn)物為純的Te納米線。
2) Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線的合成
將0.3克PVP、 0.728克Bi(NO3)3.5H2O粉末和0.2025克草酸粉末溶解于25毫升乙二醇溶劑 中，攪拌直至形成均勻的白色乳狀渾濁液(命名為Bi前驅(qū)液)；將該白色乳狀渾濁液在150 攝氏度下倒入步驟l)中的中間產(chǎn)物1中保溫反應(yīng)40分鐘，即可得到Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)納米線 的產(chǎn)物膠體溶液；待其自然冷卻后取出反應(yīng)產(chǎn)物溶液，利用離心分離出產(chǎn)物，將產(chǎn)物分別 用蒸餾水和無水乙醇清洗各3次，得到Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線樣品。
采用荷蘭尸M扭X'尸ertX射線衍射儀、日本電子JSM-6700F場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡、日 立H-800透射電子顯微鏡和日本電子JEOL-201 O高分辨電子顯微鏡對(duì)樣品進(jìn)行表征。
圖5是實(shí)施例1步驟2中所得產(chǎn)物的粉末X射線衍射(XRD)花樣。該XRD結(jié)果可以按標(biāo) 準(zhǔn)粉末XRD卡片指標(biāo)化為六方晶系Te和六方晶系Bi的復(fù)合物，對(duì)應(yīng)的指標(biāo)卡號(hào)為別為Te— JCPDS85—0554和Bi—JCPDS85 — 1329。
圖6、圖7和圖8、圖9分別是實(shí)施例l步驟2中Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線的場(chǎng)發(fā)射掃描 電子顯微鏡(FE—SEM)和TEM照片。圖6、圖8結(jié)果均可表明在中間產(chǎn)物l中加入Bi前驅(qū) 液與水合肼反應(yīng)40分鐘后得到的Te/Bi復(fù)合物仍保持與單質(zhì)Te納米線類似的一維形貌。圖6 和圖9表明，與單質(zhì)Te納米線的表面相比，Te/Bi復(fù)合物的表面要粗糙很多，其直徑為20— 25nm，比單質(zhì)Te納米線的直徑要大5nm左右。
圖10是實(shí)施例l步驟2中得到的Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)單根納米線的TEM照片。圖10表明 Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線的表面呈現(xiàn)鋸齒型，與圖l和圖2中所示單質(zhì)Te納米線平整的表 面不同。
圖ll和圖12是圖10中Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)單根納米線不同放大倍數(shù)的高分辨晶格條 紋相照片。圖ll表明在Te內(nèi)核納米線的表面形成了厚度為2 — 5nm的Bi包覆層，Te與Bi的界 面能清楚的看到，見圖ll中標(biāo)注圖中虛線所標(biāo)注的位置為Te/Bi核殼納米結(jié)構(gòu)的界面。圖 12表明Bi包覆層與Te內(nèi)核納米線的外延關(guān)系為Bi(100)晶面平行與Te(100)晶面，Bi(OOl)
方向平行于Te(001)方向。從圖12還可看出，由于存在較大的晶格失配，Bi(i02)晶面與Te(101)
晶面的晶格條紋存在一定的角度扭曲，而Bi(104)晶面與Te(102)晶面之間失配度很小，呈 較好的外延，圖12中雙虛線標(biāo)注即為Te和Bi之間的外延關(guān)系，單虛線為Te和Bi間界面處。 圖13是圖10中Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)單根納米線的選區(qū)電子衍射(SAED)斑點(diǎn)照片。 圖13進(jìn)一步表明Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線的形成，該衍射斑點(diǎn)可分別指標(biāo)化為六方晶系
Te(lOl)、 (T02)、 (003)晶面和六方晶系Bi(102)、 (104)、 (006)晶面。
圖14是圖10中Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)單根納米線的X射線能量散射(EDS)譜圖。圖14 說明Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)單根納米線中元素Te和元素Bi的物質(zhì)的量之比為2: 1，與前驅(qū)物 的物質(zhì)量之比一致。實(shí)施例2:Te/BhTe3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線的合成
1) 單質(zhì)Te單晶納米線的合成
制備方法與實(shí)施例l中的步驟l相同。不同的是，本實(shí)施例中所加入Te02粉末的量為 0.2394克；所得到的Te納米線溶液命名為實(shí)施例2中間產(chǎn)物l。
2) Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線的合成
將0.3克PVP、 0.485克Bi(N03)3'5H20粉末、0.135克112(:204粉末和0.2394克丁602粉末分 散于25毫升乙二醇中，攪拌直至形成均勻的白色乳狀渾濁液，命名為Bi—Te前驅(qū)液；將該 白色乳狀渾濁液進(jìn)行超聲分散10—20分鐘后，在150攝氏度下倒入實(shí)施例2中間產(chǎn)物1中保溫 反應(yīng)40分鐘，即得到Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線的產(chǎn)物膠體溶液；待其自然冷卻后取 出反應(yīng)產(chǎn)物溶液，離心分離出產(chǎn)物，將產(chǎn)物分別用蒸餾水和無水乙醇清洗各3次，得到 Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線樣品。
采用荷蘭尸M扭XT抓X射線衍射儀、日立H-800透射電子顯微鏡、日本電子JEOL-2010 高分辨電子顯微鏡對(duì)樣品進(jìn)行表征。
圖15是實(shí)施例2步驟2中所得產(chǎn)物的XRD花樣。該XRD結(jié)果可以按標(biāo)準(zhǔn)粉末XRD卡片指 標(biāo)化為六方晶系Te和六方晶系Bi2Te3的復(fù)合物，對(duì)應(yīng)的指標(biāo)卡號(hào)為別為Te—JCPDS85—0554 和Bi2Te3—JCPDS72—2036 。
圖16、圖17和圖18分別是實(shí)施例2之步驟2中Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線不同放大 倍數(shù)以及單根Te/Bi2Te3核殼結(jié)構(gòu)納米線的TEM照片。圖16、圖17和圖18表明，在實(shí)施例2 中間產(chǎn)物l中加入Bi-Te前驅(qū)液和水合肼反應(yīng)40分鐘后，得到的Te/Bi2Te3復(fù)合物仍保持與單 質(zhì)Te納米線類似的一維形貌；與單質(zhì)Te納米線的表面相比，Te/Bi2Te3復(fù)合物的表面較粗糙， 其直徑為20—25nm，比單質(zhì)Te納米線的直徑要大5nm左右。
圖19和圖20是圖18中Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)單根納米線不同放大倍數(shù)的高分辨晶格 條紋相照片。圖19表明在Te內(nèi)核納米線的表面形成厚度為2 — 5 nm的Bi2Te3包覆層，Te與 Bi2Te3的界面平整、清楚，見圖19標(biāo)注，圖中虛線所示意的為Te和Bi2Te3間界面。圖20表明 Bi2Te3包覆層與Te內(nèi)核納米線的外延關(guān)系為Bi2Te3(100)晶面平行與Te(100)晶面，Bi2Te3(001) 方向平行于Te(001)方向。從圖20還可看出，由于存在較大的晶格失配，Bi2Te3(1010)晶面與
Te(102)晶面之間的晶格條紋存在一定的角度扭曲，而Bi2Te3(i05)晶面與Te(101)晶面的失
配度較小，呈較好的外延，圖20中雙虛線標(biāo)注即為Te和Bi2Te3之間的外延關(guān)系，單虛線為 Te和BbTe3間界面處。
圖21是圖10中Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)單根納米線的選區(qū)電子衍射(SAED)斑點(diǎn)照片。 圖13進(jìn)一步表明了Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線的形成，該衍射斑點(diǎn)可分別指標(biāo)ft^為六
方晶系Te(lOl)、 (i02)、 (003)晶面和六方晶系Bi2Te3(i05)、 (1010)、 (0015)晶面。
圖22是圖18中Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)單根納米線的EDS譜圖。圖22說明Te/Bi2Te3核 殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)單根納米線中元素Te和元素Bi的物質(zhì)的量之比為3: 1，與前驅(qū)物的物質(zhì)量之 比一致。
權(quán)利要求
1、 一種Te/Bi或Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線的制備方法，其特征在于將二氧 化碲、聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇按質(zhì)量比1:2:100土5混合，加熱至成為無色透明溶液, 作為混合液一；將五水合硝酸鉍、草酸、聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇按質(zhì)量比 1:1.5:1:50±5混合攪拌至形成乳白色懸濁液，并使該懸濁液中所含五水合硝酸鉍與混 合液一中所含二氧化碲的物質(zhì)量之比為1:3，作為混合液二；將五水合硝酸鉍、二氧化 碲、草酸、聚乙烯吡咯烷酮和乙二醇按照質(zhì)量比為1:1.5丄5:2:50士5混合并攪拌至形 成乳白色懸濁液，并使該懸濁液中所含五水合硝酸鉍與混合液一中所含二氧化碲的物質(zhì) 量之比為1:1.5，作為混合液三；將混合液一加熱至150士5 。C，然后滴入0.5—1 ml由 水合肼與水的體積百分比大于或等于85%的水合肼溶液，在該溫度下保溫二十分鐘至兩 個(gè)小時(shí)，即得到Te納米線溶液；將混合液二倒入上述Te納米線溶液中，并在150士5 。C的溫度下保溫三十分鐘至兩 個(gè)小時(shí)，即得到Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線；將混合液三倒入所述Te納米線溶液中，并在150士5 。C的溫度下保溫三十分鐘至兩 個(gè)小時(shí)，則得到Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線。
2、 權(quán)利要求l所述方法制備的Te/Bi核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線，特征在于其為以<001> 為生長(zhǎng)方向的、六方結(jié)構(gòu)的單質(zhì)Te單晶納米線為內(nèi)核材料，六方結(jié)構(gòu)的單質(zhì)Bi以外延形 式形成單晶包覆層材料；其外延關(guān)系為Te(lOO)晶面平行于Bi(100)晶面，TeO01〉方 向軸平行于BiO01〉方向軸。
3、 權(quán)利要求l所述方法制備的Te/Bi2Te3核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線，特征在于其為以 001〉為生長(zhǎng)方向的、六方結(jié)構(gòu)的單質(zhì)Te單晶納米線為內(nèi)核材料，六方結(jié)構(gòu)的合金B(yǎng)i2Te3 以外延形式形成單晶包覆層材料；其外延關(guān)系為Te(100)晶面平行于Bi2Te乂100)晶面， TeO01〉方向軸Bi2Te3O01〉方向軸。
全文摘要
本發(fā)明Te/Bi或Te/Bi₂Te₃核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線及其制備方法，特征是采用乙二醇為溶劑，聚乙烯吡咯烷酮為有機(jī)添加劑，以Te納米線為原位模板的液相外延法合成出Te/Bi和Te/Bi₂Te₃核殼異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線；該納米線是以<001>為生長(zhǎng)方向、六方結(jié)構(gòu)的單質(zhì)Te單晶納米線為內(nèi)核材料，六方結(jié)構(gòu)的單質(zhì)Bi及六方結(jié)構(gòu)的合金B(yǎng)i₂Te₃以外延形式形成單晶包覆層材料；其外延關(guān)系為Te(100)晶面平行于Bi(100)晶面或Bi₂Te₃(100)晶面，Te<001>方向軸平行于Bi<001>方向軸或Bi₂Te₃<001>方向軸。本發(fā)明的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)納米線將改善材料的熱電性能，加快熱電材料應(yīng)用步伐。
文檔編號(hào)C30B29/10GK101311382SQ20081002348
公開日2008年11月26日 申請(qǐng)日期2008年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月9日
發(fā)明者李曉光, 偉 汪, 章根強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)