一种铜锌锡硫微纳纤维材料及其制备方法

摘要

一种铜锌锡硫微纳纤维及其制备方法,属于电子功能材料技术领域。所述微纳纤维材料是一种包括Cu、Zn、Sn和S四种元素的微纳纤维材料，纤维直径在300~800纳米之间，具有锌黄锡矿晶体结构，四种元素的摩尔比为Cu:Zn:Sn:S=2:1:1:4。制备时使用Cu、Zn和Sn无机盐和PVP为原料，先配制纺丝前驱体溶液，然后通过高压静电纺丝工艺将纺丝前驱体溶液喷射于衬底基片上形成前驱体纤维，最后经过一定的热处理和硫化处理得到目标产物。本发明制备设备简单，成本低廉，操作简便，工艺过程容易控制；所制备的目标产物具有准确的化学计量比、良好的结晶形态和单一的相结构，在高效太阳光伏电池领域具有潜在应用。

主权项

一种铜锌锡硫微纳纤维材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将聚乙烯吡咯烷酮溶于乙二醇甲醚中，搅拌制成聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇甲醚溶液；步骤2：按照Cu:Zn:Sn=2:1:1的摩尔比称取Cu、Zn和Sn的无机盐溶于乙二醇甲醚中，形成均一的溶液后一并加入到步骤1所得聚乙烯吡咯烷酮的乙二醇甲醚溶液中，继续搅拌得到均匀透明的纺丝前驱体溶液；所得均匀透明的纺丝前驱体溶液中，应控制聚乙烯吡咯烷酮的浓度为15～40wt%，铜、锌和锡金属盐的浓度为10～20wt%；步骤3：将步骤2所得纺丝前驱体溶液注入到微量注射器中，采用高压静电纺丝工艺，在强度为2～4kV/cm的静电场中将微量注射器中的纺丝前驱体溶液喷射于衬底基片上，形成前驱体纤维；高压静电纺丝环境温度应控制在30～45℃，相对湿度应控制在30～50%；步骤4：将步骤3所得前驱体纤维烘干；步骤5：将步骤4烘干后的前驱体纤维在含20%H₂的Ar气中于400～650℃的温度条件下热处理30分钟，然后在400～650℃温度条件下硫化处理30分钟至1小时，即得到最终的目标产物：铜锌锡硫微纳纤维材料；其中硫化处理的气体可以是硫蒸汽或H₂S气体。