几种常见的制备FeTe2纳米晶的方法

齐宪博 王浩 唐浩 袁野 刘明坤

摘 要：过渡金属硫属化合物（transition-metal chalcogenides，TMCHs），因其自身量子化效应以及奇异的纳米结构而成为材料科学和凝聚态物理等领域的重点研究对象，其中的FeTe2因其优良的物理化学性能得到了研究者们的广泛关注。本文介绍了FeTe2纳米晶（FeTe2NCs）及其几种制备方法，并简要介绍了各种方法的优缺点。

关键词：碲化铁;水热法;热注射法;溶剂热法

纳米材料由于受到量子尺寸效應、小尺寸效应的影响，其尺寸（量级为10-9m）的微小变化会造成其宏观性质的巨大改变，这引起了研究者们极大的兴趣。而过渡金属硫属化合物（transition-metal chalcogenides，TMCHs），因其自身量子化效应以及奇异的纳米结构成为了材料科学和凝聚态物理等领域的重点研究对象。

作为过渡金属硫属化合物家族的成员，FeTe2纳米晶（FeTe2NCs）有着丰富的物理内涵和独特的化学性质。从1927年Taxnmann， G等人对铁碲化合物进行热分析研究，到1946年Thompson， R第一次在自然界中发现FeTe2并将其命名为“Frohbergite” 1。人们对FeTe2 NCs的研究从未停止，迫切的试图了解其物相组成、晶型结构，从而制备出高质量FeTe2 NCs。同时，在碲化铁合成制备过程中，尺寸和形貌异常关键，是衡量其材料性能的两个关键参数。尺寸决定着比表面积和表面原子所占的比例，而形貌则决定着纳米晶的表面结构，形貌和尺寸调控纳米晶性能的多样性。因此可控制备新型纳米功能材料是其应用的核心。目前已经发展了一系列制备FeTe2纳米结构的化学方法，主要包括水热法，溶剂热法及热注射法等。

1. 水热法制备碲化铁

水热法是指以水为溶剂，在高温高压密闭环境下制备相关材料的方法。作为一种应用广泛的化学合成方法，早在上世纪60年代就被应用于合成特定形貌和尺寸的功能材料上2。目前采用水热法，已成功制备出多种形貌的FeTe2纳米材料。中国科学技术大学钱逸泰课题组采用水热法，以KOH水溶液营造碱环境，同时溶解Te生成K2Tex作为碲源，Na2[Fe（EDTA）]为铁源，成功制备出FeTe2纳米片3;合肥工业大学陈祥迎等人也采用水热法，分别以FeCl3· 6H2O和Na2TeO3作为铁源和碲源，采用水合肼充当还原剂，成功制备出FeTe2纳米片4。

2. 溶剂热法制备碲化铁

在纳米材料的合成方面，溶剂热法可以更好的促进反应进行，因此研究人员也采用溶剂热法来合成纳米材料。2012年，大连理工大学史彦涛课题组5采用溶剂热法，以乙二胺为反应介质，成功制备出FeTe2纳米多面体，研究表明，制备出的FeTe2纳米多面体具有良好的电催化活性。2018年，吉林大学邹勃课题组6采用溶剂热法，以有机溶剂十二硫醇（DDT）和油胺（OLA）成功制备出（OLA）mTen前驱物，并以此为碲源，与Fe2+碲化生成FeTe2NCs。

3. 热注射法制备碲化铁

制备纳米材料的另一种常见合成方法是热注射法。该制备方法绿色无污染，可实现对FeTe2NCs高效高质量制备，在制备FeTex体系中得到了广泛应用。2009年，Raymond E. Schaak等人7采用热注射法合成FeTe2纳米片; 2016年Randy J. Ellingso等人8采用热注射法，以油胺（OLA）为反应介质和稳定剂，成功制备出FeTe2纳米颗粒。相关研究表明，该FeTe2纳米颗粒表现出典型P型半导体的导电特性，有望在发光二极管、半导体元器件等领域得到应用8。

4. 几种其他合成方法

微波辅助合成也可用于无机纳米材料的制备，利用微波辅助方法可以在水相中制备出碲化物纳米晶和水溶性的碲化物半导体纳米晶9。采用射线或激光辐照法也可以合成纳米粒子。并且激光束具有能量高且非接触性的优点，是一种干净的热源，在纳米材料制备研究中具有广阔的发展空间。

结论

FeTe2 NCs因其特定的尺寸和形貌等特点，表现出量子化效应以及奇异的纳米结构。本文介绍了水热法，溶剂热法及热注射法等针对于FeTe2 NCs的制备方法，以及各自的优缺点。相信随着对以上制备方法研究的不断深入和化学制备技术的不断发展，人们有希望找到既具有均匀的尺寸和形状，又具有光、电、磁等优良性能的碲化铁纳米材料的最佳制备途径。

参考文献：

[1]Gronvold F， Haraldsen H， Vihovde J. Phase and structural relations in the system iron tellurium[J]. Acta Chem. Scand[J]， 1954， 8（10）： 1927-1942.

[2]Barrer R M，Hind L.Hydrothermal Synthesis of Potash Feldspar in the Range 195-200℃[J].Nature，1950，166：562.

[3]Zhang W， Cheng Y， Zhan J， et al. Synthesis of nanocrystalline marcasite iron ditelluride FeTe2 in aqueous solution[J]. Materials Science and Engineering： B， 2001， 79（3）： 244-246.

[4]Liu A， Chen X， Zhang Z， et al. Selective synthesis and magnetic properties of FeSe2 and FeTe2 nanocrystallites obtained through a hydrothermal co-reduction route[J]. Solid state communications， 2006， 138（10-11）： 538-541.

[5]Guo J， Liang S， Shi Y， et al. Electrocatalytic properties of iron chalcogenides as low-cost counter electrode materials for dye-sensitized solar cells[J]. RSC Advances， 2015， 5（89）： 72553-72561.

[6]Wu M， Wang Y， Wang H， et al. Phosphine-free engineering toward the synthesis of metal telluride nanocrystals： the role of a Te precursor coordinated at room temperature[J]. Nanoscale， 2018， 10（46）： 21928-21935.

[7]Oyler K D， Ke X， Sines I T， et al. Chemical synthesis of two-dimensional iron chalcogenide nanosheets： FeSe， FeTe， Fe （Se， Te）， and FeTe2[J]. Chemistry of Materials， 2009， 21（15）： 3655-3661.

[8]Bastola E， Bhandari K P， Matthews AJ， et al. Elemental anion thermal injection synthesis of nanocrystalline marcasite iron dichalcogenide FeSe2 and FeTe2[J]. RSC advances， 2016， 6（74）： 69708-69714.

[9]Y He， H.T. Lu， L.M.Sai，YY. Su，M.Hu， C.H. Fan， W. Huang，L.H. Wang Miarowave Synthesis of Water-Dispersed CdTe/CdS/ZnS Cor-Shell-Shell Quantum Dots with Excellent Photostability and Biocompatibility [J]. Ady. Mater. 2008， 20：3416-3421.

本論文受吉林建筑大学大学生创新创业训练项目资助

项目编号：202010191004

（吉林建筑大学 材料科学与工程学院    吉林 长春 130118）