富勒烯样纳米结构体及其应用和制造方法技术

本发明专利技术描述了式A1-x-Bx-硫族化物的富勒烯样(IF)纳米结构体。A是金属或过渡金属或者金属和/或过渡金属的合金，B是不同于A的金属或过渡金属B并且x≤0.3。本发明专利技术还描述了所述结构体的制造方法和所述结构体的用以改变A-硫族化物的电子特性的应用。

【技术实现步骤摘要】
富勒烯样纳米结构体及其应用和制造方法本申请是2008年9月10日递交的国际申请号为PCT/IL2008/001213，中国国家申请号为200880111098.0，名称为“富勒烯样纳米结构体及其应用和制造方法”的申请的分案申请。
本专利技术涉及富勒烯样纳米颗粒及其应用以及所述颗粒的制造方法。
技术介绍
认为以下参考文献适合用于理解本专利技术的
技术介绍
：(1)Tenne,R.NatureNanotech.2006,1,103.(2)Tenne,R.,Margulis,L.,GenutM.&Hodes,G.Nature1992,360,444.(3)Feldman,Y.,Wasserman,E.,SrolovitzD.J.&TenneR.Science1995,267,222.(4)(a)Deepak,F.L.；Margolin,A.；Wiesel,I.；Bar-Sadan,M.；Popovitz-Biro,R.；Tenne,R.Nano2006,1,167.(b)Etzkorn,J.；Therese,H.A.；Rocker,F.；Zink,N.；Kolb,Ute.；Tremel,W.Adv.Mater.2005,17,2372.(5)Zak,A.；Feldman,Y.；Lyakhovitskaya,V.；Leitus,G.；Popovitz-Biro,R.；Wachtel,E.；Cohen,H.；Reich,S.；Tenne,R.J.Am.Chem.Soc.2002,124,4747.(6)Ivanovskaya,V.V.；Heine,T.；GemmingS.；Seifert,G.Phys.Stat.Sol.B:BasicSolidStatePhysics2006,243,1757.(7)Schuffenhauer,C.；Popovitz-BiroR.；Tenne,R.J.Mater.Chem.2002,12,1587.(8)Schuffenhauer,C.；Parkinson,B.A.；Jin-Phillipp,N.Y.；Joly-Pottuz,L.；Martin,J.–M.；Popovitz-BiroR.；Tenne,R.Small2005,1,1100.(9)Margolin,A.；Popovitz-Biro,R.；Albu-Yaron,A.；RapoportL.；Tenne,R.Chem.Phys.Lett.2005,411,162.(10)Seifert,G.；T.；Tenne,R.J.Phys.Chem.B.2002,106,2497.(11)Scheffer,L.；Rosentzveig,R.；Margolin,A.；Popovitz-Biro,R.；Seifert,G.；Cohen,S.R.；Tenne,R.Phys.Chem.Chem.Phys.2002,4,2095.(12)Yang,D.；Frindt,R.F.Mol.Liq.Cryst.,1994,244,355；(13)(a)Zhu,Y.Q.；Hsu,W.K.；Terrones,M.；Firth,S.；Grobert,N.；Clark,R.J.H.；KrotoH.W.；Walton,D.R.M.Chem.Commun.2001,121；(b)Hsu,W.K.；Zhu,Y.Q.；Yao,N.；Firth,S.；Clark,R.J.H.；KrotoH.W.；Walton,D.R.M.Adv.Funct.Mater.2001,11,69；(c)Nath,M.；Mukhopadhyay,K.；Rao,C.N.R.Chem.Phys.Lett.2002,352,163；(14)K.S.Coleman,J.Sloan,N.A.Hanson,G.Brown,G.P.Clancy,M.Terrones,H.Terrones和M.L.H.Green,J.Am.Chem.Soc.2002,124,11580.(15)M.Brorson,T.W.Hansen和C.J.H.Jacobsen,J.Am.Chem.Soc.2002,124,11582.(16)K.KTiong,T.S.Shou和C.H.Ho,J.Phys.Condens.Matter.2000,12,3441.(17)K.Biswas,C.N.R.RaoJ.phys.Chem.B2006110,842.MoS2和WS2是准二维(2D)化合物。层内原子通过强共价力结合，而各层通过范德华(vdW)相互作用而保持在一起。层的堆叠顺序可以导致由晶胞内的两层形成六方多晶型物(2H)，由晶胞内的三层形成菱方多晶型物(3R)，或者由晶胞内的一层形成三方多晶型物(1T)。较弱的层间vdW相互作用提供了通过插层而在层间引入外来原子或分子的可能性。此外，已知MoS2、WS2和非常多的其它2D化合物可形成称为无机富勒烯样体(IF)和无机纳米管(INT)的闭合笼式结构体，这些闭合笼式结构体与由碳形成的结构体类似[1]。合成IF-MoS2和IF-WS2的初始方法之一涉及从相应的氧化物纳米颗粒开始[2,3]。随后对分别从MoCl5和NbCl5以及H2S开始利用气相反应合成IF-NbS2和IF-MoS2进行了说明[4a,7]。已报道了利用Mo(CO)6和硫之间的气相反应合成IF-MoS2纳米颗粒的相似策略[4b]。两种反应沿极其不同的途径进行，这对闭合笼式纳米颗粒的拓扑结构有很大影响。金属氧化物纳米颗粒向硫化物(IF)的转化在纳米颗粒的表面开始，以缓慢的受扩散控制的方式逐渐向内进展。相反，气相反应通过从例如小的MoS2晶核开始并较快向外进展的成核生长方式进行。层状半导体的电子性质的改变可以通过外来原子在主体晶格中的插层或者通过半导体的掺杂/合金化方法来实现。在插层法中，碱金属或如胺等另一部分扩散至每两层之间的范德华间隙中。一旦其驻留在适当位点，就将其价电子给予主体晶格，从而使它成为n型导体。在掺杂和合金化的情况中，金属原子自身进入层中从而取代主体过渡金属原子。如果取代原子(例如Nb)在其外层中比主体金属原子(Mo)少一个电子，则晶格变为p-掺杂。如果取代金属原子具有一个额外的电子(Re)，则晶格变为n型。掺杂通常限于小于1％的取代。在合金化的情况中，客体原子以显著浓度(>1％)进入。如果超过了磁渗限(例如，Mo0.75Nb0.25S2)，则晶格基本变为金属性。成功合成IF纳米颗粒和纳米管之后，外来原子已通过IF纳米颗粒的插层而并入其晶格中。例如，利用两区输送法(two-zonetransportmethod)通过暴露于碱金属(钾和钠)蒸汽而对MoS2和WS2的IF纳米颗粒进行了插层[5]。已经报道了Ti掺杂的MoS2纳米管、Nb掺杂的WS2纳米管的无机纳米管的合金化或掺杂的具体情况[13(a),(b)]。此外，通过改变W:Mo比例已经合成了W合金化的MoS2纳米管[13(c)]。利用密度泛函紧束缚法(DFTB)在理论上研究了Nb取代对MoS2电子结构的影响[6]。然而，对于纳米管或富勒烯样纳米颗粒的电学性质受合金化/掺杂的控制的科学及实验验证还未有报道。这些化合物中的插层由其结构介导，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种式A1‑x‑Bx‑硫族化物的无机富勒烯样(IF)纳米颗粒，其中，B被并入A1‑x‑硫族化物中，A是金属或过渡金属或者金属和/或过渡金属的合金，B是金属或过渡金属，并且x≤0.3；条件是x不为零并且A≠B，并且其中所述无机富勒烯样(IF)纳米颗粒具有以下构造之一：(a)A包括以下物质中的至少一种：Mo、W、Re、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Pt、Ru、Rh、In、Ga、InS、InSe、GaS、GaSe、WMo和TiW；(b)B选自以下物质：Si、Nb、Ta、W、Mo、Sc、Y、La、Hf、Ir、Mn、Ru、Re、Os、Au、Rh、Pd、Cr、Co、Fe和Ni；或者(c)A包括以下物质中的至少一种：Mo、W、Re、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Pt、Ru、Rh、In、Ga、InS、InSe、GaS、GaSe、WMo和TiW；并且B选自以下物质：Si、Nb、Ta、W、Mo、Sc、Y、La、Hf、Ir、Mn、Ru、Re、Os、Au、Rh、Pd、Cr、Co、Fe和Ni，其中A硫族化物前体是具有一定导电性的半导体，所述IF纳米颗粒具有更高的导电性，所述导电性可以通过掺杂B来控制。

【技术特征摘要】
2007.09.10 US 60/971,0571.一种式A1-x-Bx-硫族化物的无机富勒烯样(IF)纳米颗粒，其中，B被并入A1-x-硫族化物中，并且其中A包括以下物质中的至少一种：Mo、W、Re、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Pt、Ru、Rh、In、Ga及它们的合金；并且B选自以下物质：Si、Nb、Ta、W、Mo、Sc、Y、La、Hf、Ir、Mn、Ru、Re、Os、Au、Rh、Pd、Cr、Co、Fe和Ni，其中A1-x-硫族化物是具有一定导电性的半导体，所述IF纳米颗粒A1-x-Bx-硫族化物具有更高的导电性，所述导电性可以通过掺杂B来控制；并且x≤0.01；条件是x不为零并且A≠B。2.如权利要求1所述的IF纳米颗粒，其中，A包括以下物质中的至少一种：WMo和TiW。3.如权利要求1所述的IF纳米颗粒，其中，硫族元素选自S、Se和Te。4.如权利要求1所述的IF纳米颗粒，所述IF纳米颗粒选自以下物质：Mo1-xNbxS2、Mo1-xNbxSe2、W1-xTaxS2、W1-xTaxSe2、MoxWyNb1-x-yS2、MoxWyNb1-x-ySe2、Ti1-xScxS2、Zr1-xYxS2、Hf1-xL...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷谢夫·藤内，弗朗西斯·莱昂纳德·迪帕克，哈加伊·科恩，西德尼·R·科恩，
申请(专利权)人：曳达研究和发展有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL