[发明专利]一种由六方片自组装成γ-MnS 微晶球的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于宽禁带半导体材料硫化锰的制备方法，具体涉及一种由六方片自组装成γ-MnS微晶球的制备方法。 

背景技术

金属硫化物是一类重要的半导体材料，在光学器件、光电池、能贮存介质及催化等领域有广泛的应用。MnS是ⅦB-ⅥA的弱磁性半导体，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[ki s J，Tang K B，Yang Q，et al.Solvothermal synthesis of metastable γ-MnS hollow spheres and control of their phase[J].Eur J lnorg Chem，2005：4124-4128.]MnS一般有3种相态，即八面体配位、绿色稳定的岩盐结构α-MnS(RS)；四面体配位、粉色介稳的闪锌矿结构β-MnS和纤锌矿结构γ-MnS。亚稳态的β和γ-MnS在100-400℃易转变为稳态的α-MnS，且这种转变是不可逆的。亚稳态的MnS与稳态的MnS相比较，展现出了更为特殊的化学性能，电学性能，光学性能以及磁学性能。因此制备单相的亚稳态MnS成为了研究焦点。 

目前，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亚稳态β和γ-MnS。但传统的水热(溶剂热)反应速率较低，反应时间较长，且溶剂热所采用的溶剂难以回收，会造成一定的浪费和环境污染，这些缺点都制约着水热(溶剂热)的进一步推广。还有许多方法如Ge等利用氯化锰和硫粉通过化学气相沉积法(chemical vapor deposition，CVD)法于850℃反应120min制得了MnS单晶纳米线。[GE JP，LI Y D.Controllable CVDroute to CoS and MnS single-crystal nanowires[J].Chem Commun，2003，19： 2498-2499.]。此外，射频辐照法[Lokhande C D，Ennaoui A，Patil P S，et al.Process and characterisation of chemical bath deposited manganese sulphide(MnS)thin films[J].Thin solid films，1998，330：70-75.]，微波照射法[Wang S B，Li K W，Zhai R，et al.Synthwsis of metastable γ-manganese sulfide crystallite by microwave irradiation[J].Mater Chem Phys，2005，91：298-300.]，分子束外延法(molecular beam epitaxy，MBE)[OKAJIMA M，TOHDA J.Heteroepitaxial growth of MnS on GaAs substrates[J].J Cryst Growth，1992，117(1-4)：810-815.]，回流法[祁元春，赵彦保，许红涛.形貌可控γ-MnS纳米晶的制备及表征[J].化学研究，2006，17(6)：60-62.]等多种制备方法也被应用于合成MnS纳米材料，然而这些方法都比较复杂，工艺难以控制，反应速率较低，反应时间较长，而且由于在合成硫化锰的过程中有大量的H₂S气体生成，如反应在敞开体系中进行，则不可避免地会对环境造成一定的污染。因此寻找一种易于操作，环境友好和成本低廉的方法显得颇为重要。 

发明内容

本发明的目的是提出一种由六方片自组装成γ-MnS微晶球的制备方法。该制备方法是将微波这种独特的加热方式引入传统水热方法中，可以加快反应速度，克服传统水热反应速度慢的缺点，降低能耗，由于特殊的加热方式导致材料不同的成核和生长机理，从而可以得到特殊形貌和尺寸的纳米材料。微波水热法是一种成本低廉，操作简单，能耗低，不污染环境，重复性好，适合大规模生产的方法。 

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是： 

1)将分析纯的Mn(NO₃)₂·4H₂O加入到去离子水中，制成Mn²⁺浓度为 0.06mol/L-2.50mol/L的透明溶液A； 

2)向溶液A中加入分析纯的硫代乙酰胺，使得溶液中Mn²⁺/C₂H₅NS的摩尔浓度比为1∶1-1∶15，磁力搅拌均匀所得溶液B；