溶剂热法制备球状Cu2ZnSnS4纳米晶及其表征.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)2920ActaPhys．一Chim．Sin．2011，27(12)，2920-2926December【Article]doi：10．3866／PKU．WHXB20112920www．whxb．pku．edu．cn溶剂热法制备球状Cu2ZnSnS4纳米晶及其表征蔡倩’梁晓娟钟家松邵明国’王芸’赵肖为’向卫东t(温州大学化学与材料工程学院，浙江温州325035；同济大学材料科学与工程学院，上海200092)摘要：通过简单的溶剂热法合成了锌黄锡矿结构的CuZnSnS(CZTS)纳米晶

2、，使用L．半胱氨酸作硫源和络合剂，以金属氯化物作前驱体，在180。C下反应16h成功获得了CZTS微球．使用X射线衍射(XRD)仪，场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能量色散谱(EDS)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、多功能X射线光电子能谱仪(XPS)、紫外．可见(UV-Vis)分光光度计对产物的物相、结构、形貌及光学性能进行表征．结果表明：所得的产物为纯相锌黄锡矿结构的CZTS纳米颗粒，CZTS微球直径为400—800nm，并可观察到微球是由大量厚度约20nm的纳米片构成：将CZTS颗粒均匀分散在异丙醇中，测试后估算其

3、禁带宽度约1．58eV,与薄膜太阳能电池所需的最佳禁带宽度相近．并对其形成机理进行了初步探讨．关键词：Cu：ZnSnS纳米晶：溶剂热法：L一半胱氨酸：太阳能电池中图分类号：0648；O613．51SynthesisandCharacterizationofSphere-LikeCu2ZnSnS4NanocrystalsbySolvothermalMethodCAIQianLIANGXiao-Juan’’ZHONGJia-SongSHAOMing·Guo’WANGYun’ZHAOXiao-Wei’XIANGWei-Dong’，'(

4、CollegeofChemistryandMaterialsEngineering,WenzhouUniversity,Wenzhou325035，Zh~iangProvince,PR．China；SchoolofMaterialScienceandEngineering,TongfiUniversity,Shanghai200092,PR．China)Abstract：AsimplesolvothermaIroutehasbeensuccessfullyusedtoprepareCU2ZnSnS4nanocrystalsusi

5、ngmetalchlorideandL-cysteineasprecursorsat18O。Cf0r16h．L．cysteinewasusedasthesulfidesourceandcomplexJngagent．Thephase，structure，morphology,andopticalpropertiesoftheas-synthesizedproductswerecharacterizedbypowderX-raydifraction(XRD)，field-emissionscanelectronmicroscopy

6、(FESEM)，energydispersivespectrometry(EDS)，high—resolutionelectrontransmissionmicroscopy(HRTEM)，X-rayphotoelectronspectroscopy(XPS)，andultraviolet-visible(UV-Vis)spectrophotometer．Theresultsshowedthatpurekesterite—typeCu2ZnSnS4nanocrystalswerepreparedunderthisconditio

7、nandthediametersofthemicrosphereswereabout400-800nmwhilethemicrospheresconsistedofnanoflakeswiththicknessof20nm．ThebandgapofCZTSnanopaKicleswasabout1．58eV，whichwasclosetotheoptimumbandgapofthinf¨msolarcells．Apossibleformationmechanismwasalsodiscussed．KeyWords：Cu2ZnSn

8、S4nanocrystal；Solvothermalmethod；L-cysteine；SolarceReceived：July12，201l：Revised：September13，2OI1：PublishedonWeb：September27．20I1．Co