[发明专利]一种具有分层微结构的硫化锰微球及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有分层微结构的硫化锰微球及其制备方法，通过简单的水热法成功合成了分层微结构的MnS微球，微球由尺寸可调的自组装纳米颗粒组成。通过X射线衍射(XRD)结果证实，晶型为γ‑MnS，其，并且通过XPS测量了MnS微球的化学含量。通过扫描电子显微镜(SEM)方法进行的形态学研究表明，制备的γ‑MnS样品的微观结构是微球型。组成的纳米颗粒的尺寸和形态可以通过L‑半胱氨酸分子的浓度来改变。这里，L‑半胱氨酸不仅起到硫源的作用，同时也起到封端剂的作用。此外，提出了关于产物的形成和进化的合理机制，磁性差异的主要原因是由MnS晶体微观形态不同所导致的。

技术领域

本发明涉及一种具有分层微结构的硫化锰微球及其制备方法。

背景技术

在纳米技术领域，通过自主装法合成三维（3D）分层纳米微结构进行了许多努力，其预期能够显示一些新的性质。顺磁材料中的硫化锰由于其独特的电，光学和磁性已被用于许多领域。MnS晶体有三个相，包括稳定的α-MnS和两个亚稳相β-MnS和γ-MnS，相比于α-MnS，β-MnS和γ-MnS，显示出更为优越的性能；过去几年，在控制硫化锰的晶型结构方面做了许多努力。然而，合成亚稳相的硫化锰仍然非常困难，因为其不具有热稳定性，并且在高温或高压的条件下容易发生从亚稳相到稳定相的转变。此外，由于纳米材料的物理和化学性质不仅取决于相，而且还取决于尺寸，形状和结构，因此合成具有受控形态的MnS晶体已经受到了极大的关注；迄今为止，已经成功地制备了具有各种尺寸和形状的MnS纳米晶体，例如棒，立方体，星形，珊瑚，花，双脚，蒲公英，等等。在这些形态中，与其固体对应物相比，3D分层纳米/微结构可提供一种新的方式来探索它们的新性质（特别是磁性）。例如，由于样品的小尺寸和自组装性质，MnS超结构显示出大的矫顽场（例如，40nm纳米管组件的1265O_e），然而，纳米粒子自组装法合成MnS超结构的方法依然很少。采用简易快速方法制备具有受控形态的超结构MnS仍然是一个巨大的挑战。在这里，我们研究了一个简易的水热方法，合成了纳米粒子组装的可控分层微米结构MnS。此外，发现MnS的形态对其磁性能施加显着的影响。。

发明内容

本发明的目的在于发明一种具有分层微结构的硫化锰微球及其制备方法；

本发明是这样实现的，根据本发明的一个方面，一种具有分层微结构的硫化锰微球的制备方法，首先将醋酸锰和尿素以3：1~5:1的比例加入到10-20mL的L-半胱氨酸水溶液中，室温搅拌10~15 min ；再将上述混合溶液倒入容积为30~50mL的高压反应釜中，180℃条件下反应10 h，冷却至室温，将所述混合溶液离心分离，将得到的固体分别用蒸馏水和酒精洗涤三次；最后再将洗涤后的固体在干燥箱中干燥10~12h；L-半胱氨酸水溶液的浓度为0.08~0.12mol/L，当所述L-半胱氨酸水溶液的浓度为0.08 mol/L时，合成的硫化锰微球是大量均匀且组织良好的直径为6.0-8.3μm的分层微球，由直径为20-25nm的纳米颗粒构成；所述L-半胱氨酸水溶液的浓度为0.09 mol/L时，硫化锰微球是均匀的微球体，直径在6.2-8.8μm的范围内，并且所述微球体由直径为150-200nm的纳米颗粒构成。当L-半胱氨酸水溶液的浓度为0.10 mol/L，为直径为6.3-8.4μm的微球，所述微球由直径为250-400nm的纳米颗粒构成；所述L-半胱氨酸水溶液的浓度为0.12 mol/L时，硫化锰微球是直径为7.3-9.4μm的微球体，微球由直径为500 -700nm纳米颗粒构成。上述制备的球形MnS层级具有超顺磁性，使得MnS颗粒在施加磁场下易于定向和分离，并且在生物医学领域具有潜在的应用。

通常，晶体形态由其晶体结构决定。因此，在L-半胱氨酸的高浓度下，易形成具有大尺寸的六边形纳米盘。简而言之，L-半胱氨酸不仅作为硫源来以控制核速率和生长速率，而且也作为稳定剂来控制MnS的晶体尺寸和形态。

附图说明

图1为实施例1制备的具有分层微结构的硫化锰微球的晶体结构；

大球代表S,小球代表Mn;