[发明专利]一种合成硫化锰与硫化铅核壳结构纳米棒的方法

说明书

本发明的一种合成硫化锰与硫化铅核壳结构纳米棒的方法属于纳米材料制备的技术领域，以氯化锰、硫代乙酰胺和氯化铅为原料，油胺、油酸、十八烯为配体，采用溶剂热法在希莱克系统中氮气保护下进行的，有配制硫化锰的前驱体溶液、配制氯化铅的前驱体溶液、热注入反应等步骤。本发明具有过程简单、产品的形貌和纵横比可控、可重复性高等优点，制备的样品相纯度很高、样品结晶性好、粒径分布均匀。

技术领域

本发明属于纳米材料制备的技术领域，特别涉及一种制备硫化锰与硫化铅核壳结构纳米棒的方法。

背景技术

近年来，纳米材料成为了基础研究和技术应用的主要研究内容，主要应用于催化、太阳能电池、发光二极管、锂离子电池和气敏等领域。作为重要的磁性半导体材料，Mn基硫族半导体材料(MnX，X＝S、Se、Te)展现各种重要的光学、磁学、电子运输性质，这些性质依赖于其晶体结构。特别是MnX半导体是反铁磁性半导体材料，所以它们的磁性排列也是非常特殊的。迄今为止，胶体纳米晶体的各种合成后处理中，通过阳离子交换已成为一种极其通用的方法，可获得多种材料和纳米结构。在该方向上的一个值得注意的实例是部分阳离子交换，通过部分阳离子交换，预形成的纳米晶体可以转变为合金纳米晶体或转变为具有核/壳、分段或条纹结构的各种类型的纳米异质结构。在离子纳米晶体中，阳离子交换反应已被用于通过用不同的金属离子取代纳米晶体晶格内的阳离子来改变材料的组成，例如，向镉硫属元素化物纳米晶体(CdS，CdSe，CdTe)中添加少量摩尔过量的Ag⁺阳离子使它们完全转化为相应的银硫元素化合物，或者通过部分Cu⁺交换合成的CdS-Cu₂S纳米棒异质结构的合成。但到目前为止，关于制备硫化锰硫化铅核壳纳米棒的结构(其中纳米棒的平均长度大约为52nm，直径大约为20nm)尚未见报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服背景技术存在的问题和缺陷，提供一种硫化锰与硫化铅核壳结构纳米棒的合成方法，且通过控制反应时间调控纳米棒的核壳的厚度。

本发明以氯化锰、硫代乙酰胺和氯化铅为原料，油胺、油酸、十八烯为配体，采用溶剂热法合成硫化锰与硫化铅核壳结构纳米棒，具体的技术方案如下：

一种合成硫化锰与硫化铅核壳结构纳米棒的方法，是在希莱克(Schlenk)系统中氮气保护下进行的；有以下步骤：

1)配制硫化锰的前驱体溶液，在手套箱中将无水氯化锰和油胺加入到三颈瓶中，在氮气保护下升温到140℃，使氯化锰粉末完全溶解，得到浓度为0.125M的氯化锰透明溶液，并在140℃温度下保持20分钟，之后将溶液升温到300℃，当温度稳定后注入浓度0.5M的硫代乙酰胺的油胺溶液，氯化锰与硫代乙酰胺的摩尔比为1:1，30分钟后将溶液冷却，清洗、离心，得到纤维锌矿的硫化锰纳米棒，将样品在冷冻真空机中烘干，将所述的纤维锌矿的硫化锰纳米棒与十八烯按1mg/mL的质量体积比混合，升温至100℃，得到硫化锰的前驱体溶液；

2)配制氯化铅的前驱体溶液，将氯化铅放入体积比1:4的油胺和十八烯混合溶液中，在油浴锅中加热到120℃使氯化铅完全溶解，得到浓度为0.023M的氯化铅的前驱体溶液；

3)热注入反应，在100℃条件下，向步骤1)的硫化锰的前驱体溶液中注入油酸，保持10分钟，再向其中逐滴加入步骤2)的氯化铅的前驱体溶液，按体积比，硫化锰的前驱体溶液:油酸:氯化铅的前驱体溶液＝10:1:10；然后保持10～30分钟，得到硫化锰与硫化铅核壳结构纳米棒。

本发明制备过程中，可以通过控制热注入后的反应时间来调节产物的壳的厚度，在逐滴加入氯化铅的前驱体溶液后，反应10分钟，得到壳厚度为2nm的核壳结构纳米棒；或反应30分钟，得到壳厚度为5nm的核壳结构纳米棒。

在步骤1)中，所述的升温到300℃，升温速率优选2.5℃/分钟。

有益效果：