[发明专利]硫化锰纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机纳米材料领域的制备方法，具体是一种硫化锰纳米材料的制备方法。

技术背景

MnS是VIIB-VIA族的弱磁性半导体材料，带隙宽度为3.7eV，在制备太阳能电池的窗口/缓冲材料，短波光电器件方面有着潜在的应用。所以近些年来纳米MnS制备的研究引起了人们的广泛关注。MnS一般有α-，β-，γ-三种晶型，绿色的α-MnS是一种稳态的岩盐结构，β-MnS和γ-MnS则分别属于闪锌矿和纤锌矿结构。亚稳态的β-，γ-MnS在100～400℃或高压下易转变为α-MnS，因此控制合成单相的MnS成为了研究焦点。常见的制备方法是采用水热、溶剂热法在控制一定的温度条件下得到纯相的β-，γ-MnS。还有许多方法如化学沉积法、射频辐照法、分子束外延法和微波照射法可用来制备γ-MnS，但这些方法都较为复杂。

经对现有技术的文献检索发现，祈元春、赵彦保、许红涛在《化学研究》2006年12月第17卷第4期第60～62页发表了题为“形貌可控γ-硫化锰纳米晶的制备及表征”一文，文中提及：在表面修饰剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)存在的条件下，使氯化锰和硫化钠发生反应，在76℃无水乙醇溶液中，制备出了亚稳态的γ-MnS纳米晶；马良、徐洮、张治军、赵家政在《物理化学学报》1999年1月第15卷第1期第5～9页发表了题为“亲油性硫化锰纳米微粒的化学制备和结构”一文，文中提及：采用表面修饰的方法，在醇水体系中利用双十八烷基二硫代磷酸(DDP)进行表面修饰制备出了γ-MnS纳米微粒。但是，这些方法都用到了复杂的表面修饰剂和乙醇，使得生产成本比较高，而且有些产物的形貌不规则，甚至团聚，这对产品的性能有很大的影响。因此，利用简单的技术合成出不同形貌/晶型的单分散纳米硫化锰具有很重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种硫化锰纳米材料的制备方法。本发明的方法使硫化锰纳米材料的合成方法简单化，具有操作简便，产量高，产物晶型以及形貌均匀可控等优点。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括如下步骤：

步骤一，制备溶液a和溶液b：

溶液a的配制：

将氯化锰溶解在纯水中，然后加入修饰剂，搅拌，形成溶液a，其中，氯化锰与修饰剂的摩尔量比为1∶25～1∶50；

或者，将氯化锰溶解在纯水中，搅拌，形成溶液a；

溶液b的配制：将硫化钠溶解在纯水中，形成溶液b；

步骤二，将步骤一中的溶液a和溶液b混合，混合按照氯化锰与硫化钠的摩尔比为2∶3的比例进行；搅拌，之后将混合液转入到含有聚四氟乙烯内胆的高压釜中，120℃～180℃下反应6～12小时，自然冷却；

步骤三，洗涤步骤二冷却后得到的产物，干燥，得到硫化锰纳米材料。

步骤一中，所述修饰剂为一水合肼、一水合氨或N，N-二甲基甲酰胺中的一种。

步骤三中，所述洗涤具体为：将得到的产物离心分离，得到沉淀；之后将沉淀超声分散在纯水中，离心分离得到沉淀，重复3～4次；最后将沉淀超声分散在无水乙醇中，离心分离得到沉淀，重复2～3次；离心转速为3000～5000rpm。

步骤三中，所述干燥为60℃下烘干4～6小时。

本发明在改变简单修饰剂的种类同时改变产物的晶型和形貌，本发明所得到的产物有α-MnS和γ-MnS，在电镜下可以发现产物具有多种形貌，加入不同的修饰剂得到的产物形貌不同，可制备得到纳米八面体状，纳米棒状以及纳米立方块状等材料。

本发明具有如下的有益效果：本发明可一步法合成出硫化锰纳米材料，并且在改变简单修饰剂的同时改变产物的晶型和形貌；本发明的方法简便，操作易行，产量高，便于控制；本发明制备的硫化锰可以广泛应用于光学，电子，磁学，光电子以及发光等工业和生活领域。

附图说明

图1是实施例1制备出的纳米八面体不同放大倍率的扫描电子显微镜照片；

图2是实施例4制备出的纳米棒不同放大倍率的扫描电子显微镜照片；

图3是实施例5制备出的纳米立方块透射电子显微镜照片；

图4是实施例6制备出的纳米立方块透射电子显微镜照片。

具体实施方式

以下实例将结合附图对本发明作进一步说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。

实施例1