[发明专利]一种形貌可控合成MnS微米粉体的方法

说明书

一种形貌可控合成MnS微米粉体的方法，涉及功能能源材料技术领域。将四水合氯化锰和硫源溶解于水中搅拌均匀，将溶解好的溶液转移到聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜中，后置于恒温鼓风烘箱中进行反应，反应完全后经后处理得到MnS微米粉体；硫源为硫化钠、L‑半胱氨酸或者硫代硫酸钠。本发明通过溶剂法成功的获得了一种形貌可控合成MnS微米粉体。通过系列实验结果表明：在Na₂S·9H₂O作为硫源时，产物为片状八面体。在Na₂S₂O₃·5H₂O作为硫源时，产物为双棱锥八面体。在L‑C₃H₇NO₂S作为硫源时，产物为小棒状。并且得到的产物颗粒大小均匀、分散性好和无团聚。

技术领域

本发明涉及功能能源材料技术领域，具体是涉及一种形貌可控合成MnS微米粉体的方法。

背景技术

硫化锰近年来应用在很多领域，硫化锰优越的电学性能使得其在太阳能电池材料中得到很好地利用。另外，硫化锰也可以应用在短波光电器件、陶瓷、添加剂材料、涂料工业、催化材料等工业领域；硫化锰的价值在这些领域得到最大化地利用。硫化锰有α-MnS，β-MnS，γ-MnS。其中α-MnS是绿色的，它是稳定态的八面体结构。β-MnS是粉色的闪锌矿结构，它是亚稳态的四面体。γ-MnS是粉红色的铅锌矿结构，它也是亚稳态四面体。硫化锰不同形态及不同形貌尺寸对其性能影响较大，然而控制硫化锰粉体的形貌、颗粒尺寸、形态是非常重要的。通过改变实验条件(改变硫源、改变温度)方法可以得到不同晶型、形貌、尺寸的硫化锰粉体。

目前，关于合成硫化锰粉体的方法层出不穷，各个方法的合成的产物各不相同，各个方法的优缺点也不一样。例如郭培志副教授利用L-半胱氨酸辅助合成六角形γ-硫化锰粉体；陶锋副教授通过水热处理的方法，在氧化铝模板表面生成的硫化锰纳米线阵列上合成了六方相硫化锰花状球。此类合成方法相对简单，便于控制硫化锰的形貌尺寸，合成的硫化锰杂质少纯度高，另外此类合成方法相对绿色，对环境的污染少，符合当下环境友好发展原则。

但是，目前针对不同形貌硫化锰粉体的可控合成，未见文献报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题为提供一种工艺简单、成本低、适合工业化规模生产的形貌可控合成MnS微米粉体的方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种形貌可控合成MnS微米粉体的方法，采用溶剂热法，具体是将四水合氯化锰和硫源溶解于水中搅拌均匀，将溶解好的溶液转移到聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜中，后置于恒温鼓风烘箱中进行反应，反应完全后经后处理得到MnS微米粉体；硫源为硫化钠、L-半胱氨酸或者硫代硫酸钠。

作为本发明的形貌可控合成MnS微米粉体的方法的优选技术方案，合成方法中，四水合氯化锰和硫源之间的摩尔比为1：2～8。硫源在混合溶液中的体积摩尔浓度为0.2～0.6mol/L。溶剂热法反应温度为140～200℃，反应时间为10～36h。后处理是将反应产物固液分离后分别使用无水乙醇及去离子水交替洗涤，然后置于恒温干燥箱中进行干燥，恒温干燥箱中干燥温度为20～60℃，干燥时间为3～10h。

本发明通过溶剂法成功的获得了一种形貌可控合成MnS微米粉体。通过系列实验结果表明：在Na₂S·9H₂O作为硫源时，产物为片状八面体。在Na₂S₂O₃·5H₂O作为硫源时，产物为双棱锥八面体。在L-C₃H₇NO₂S作为硫源时，产物为小棒状。并且得到的产物颗粒大小均匀、分散性好和无团聚。与现有技术相比，本发明还具有以下优点：

1)、本发明实现了溶剂热法快速得到形貌可控的MnS微米粉体材料，为类似纳米材料的合成提供了一种新的途径。