J. AM. CHEM. SOC. DOI: 10.1021/jacs.7b12873

Solution-grown sodium bismuth dichalcogenides: toward earth-abundant, biocompatible semiconductors

通讯作者：Javier Vela, Iowa state university

作者报道了一类新型的三元半导体APnE, A=Li, Na, K, Rb, Cs, Cu, Ag, Tl; Pn=Sb, Bi, As, E=S, Se, Te. 这些元素的优势是含量较多，即使是Bi的含量相对较少，但是由于其在铅矿中容易伴生，所以市场价格和Ni以及Ti差别不大。这类材料最早用于热电材料和光伏太阳能电池。

这类材料的传统合成方法是利用碱金属碳酸盐或硒化物与Pn和E元素在600-800度下反应合成。在已有的溶液相合成中，只有少数关于NaBiS2的报道。而关于制币金属(Ag,Cu等)BiE2的溶剂相合成文献则相对较多。

作者使用NaH, Ph3Bi和元素S在18烯中反应，反应温度180度。溶液反应里产生的少量的亚硫酸钠可以通过水和乙醇的混合液洗去。获得的材料的直接带隙在1.37-1.41eV，间接带隙为1.07eV。替代溶剂为N-oleylamine可以使得获得的纳米颗粒的尺寸下降。引入其它配体会让反应生成其它产物，比如使用TOP，会生成金属铋，引入2-氨基硫醇会生成黑色无定型固体。

随后，作者将该制备方法拓展到NaBiSe2的合成和机制研究中。利用该方法合成的NaBiSe2的直接带隙和间接带隙分别是1.22 和1.10 eV。

在我们课题组的近期工作中，我们首次证实了细菌可以在亚硒酸钠和硝酸铋存在的条件下，合成硒化铋。该反应在室温下即可进行，最快的情况下，可在3h内出现明显的黑色产物。未来的探索可以考虑能否：

1. 进一步的缩短生物反应所需的时间

2. 提高生物反应产物的纯度

3. 发展生物合成纳米材料的分离方法

4. 探索能否合成APnE类型的材料