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I-III-VI2型半导体化合物为光伏电池的关键材料,尤其是CuInS2因其综合性能优异引起了广泛的关注。溶剂热法是合成黄铜矿晶型CuInS2纳米晶体最简单、易实施的方法之一。目前大多数研究者采用单一溶剂体系,所制备的纳米晶存在颗粒大,分散性差,光电转化效率和固体收率低等问题;另外稀贵金属In在地球中储量少、价格高直接限制了CuInS2的使用,针对这些不足,本论文进行了探索,其具体内容如下:本文采用溶剂热法合成CuInS2纳米晶体,合成原料为CuCl2·2H2O、InCl3·4H2O、CH4N2S,溶剂分别为乙二醇、丙三醇、二甲基亚砜(DMSO)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)及上述溶剂的混合体系,在高压釜反应器中,研究溶剂、温度、时间对CuInS2纳米晶体性能的影响;采用调节反应体系pH值、添加弱还原剂、表面处理剂来改善CuInS2纳米晶体的分散性能;通过母液循环套用来降低溶剂使用成本;并尝试采用Al/Fe掺杂部分替代希贵金属铟制备CuInxM1-xS2四元化合物,力图为制备性能较佳的CuInS2纳米材料提供参照。实验采用X-射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、紫外-可见近红外分光光度计等多种表征手段对产物的晶体结构、形貌、样品原子配比及吸光性能等进行了表征。研究表明:以乙二醇与DMF等体积混合作溶剂替代传统的单一溶剂(如乙二醇),在190℃-210℃条件下,反应12-18h,可以制得具有单一黄铜矿晶型的CuInS2纳米晶体。且样品固体相对收率高,纯度高,晶粒较细,样品中原子配比趋于标准化学计量比,禁带宽度与太阳能电池材料所需要的最佳禁带宽度值相符。混合溶剂中制备的样品以纳米片团聚成微球,强酸或强碱体系有利于改善晶体的团聚现象,制备出纳米片自组装花状微球,或是纳米小颗粒;该条件下制备的CuInS2纳米晶体晶型趋于完善,原子配比无严重偏离,光吸收性能佳。添加弱还原剂(草酸、柠檬酸、抗坏血酸)均能在一定程度上改善CuInS2纳米晶体的团聚现象,提高其分散性能。弱还原剂的用量对样品形貌影响不大,但影响样品的收率。使用少量弱还原剂(总质量0.05%)即可制备性能较佳的CuInS2纳米晶体。其中添加柠檬酸和草酸制备的样品光吸收性能相对较好。少量(总质量0.1%)偶联剂KH570与表面活性剂PVB、PVP有助于改善CuInS2纳米晶体的团聚现象。其中KH570、PVP的改性效果佳。以乙二醇/DMF等体积混合作溶剂,在强酸体系、190℃下反应12h,可以实现溶剂循环套用(至少4次)制备性能优异的CuInS2纳米晶体,有效降低工艺生产成本。Al/Fe掺杂不能制得纯净的CuInxM1-xS2四元化合物,样品中以CuInS2、CuAl2S4或CuFeS2等混合物存在。但Al掺杂制备的样品中含少量CuInAl4S8四元化合物;Fe掺杂后样品中可能含有黄铜矿晶型的CuInxFe1-xS2纳米晶体。