[發明專利]一種由六方片自組裝成γ-MnS 微晶球的制備方法

有效

• 申請號: 201210057760.7
• 申請日: 2012-03-07
• 公開（公告）號: CN102583554A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 黃劍鋒;辛宇;曹麗云;吳建鵬;費杰;李嘉胤
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C01G45/00
• 分類號: C01G45/00;B82Y40/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于寬禁帶半導體材料硫化錳的制備方法，具體涉及一種由六方片自組裝成γ-MnS微晶球的制備方法。?

背景技術

金屬硫化物是一類重要的半導體材料，在光學器件、光電池、能貯存介質及催化等領域有廣泛的應用。MnS是ⅦB-ⅥA的弱磁性半導體，帶隙寬度為3.7eV，在制備太陽能電池的窗口/緩沖材料，短波光電器件方面有著潛在的應用[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種相態，即八面體配位、綠色穩定的巖鹽結構α-MnS(RS)；四面體配位、粉色介穩的閃鋅礦結構β-MnS和纖鋅礦結構γ-MnS。亞穩態的β和γ-MnS在100-400℃易轉變為穩態的α-MnS，且這種轉變是不可逆的。亞穩態的MnS與穩態的MnS相比較，展現出了更為特殊的化學性能，電學性能，光學性能以及磁學性能。因此制備單相的亞穩態MnS成為了研究焦點。?

目前，常見的制備方法是采用水熱，溶劑熱法在控制一定的溫度條件下得到純相的亞穩態β和γ-MnS。但傳統的水熱(溶劑熱)反應速率較低，反應時間較長，且溶劑熱所采用的溶劑難以回收，會造成一定的浪費和環境污染，這些缺點都制約著水熱(溶劑熱)的進一步推廣。還有許多方法如Ge等利用氯化錳和硫粉通過化學氣相沉積法(chemical?vapor?deposition，CVD)法于850℃反應120min制得了MnS單晶納米線。[GE?JP，LI?Y?D.Controllable?CVDroute?to?CoS?and?MnS?single-crystal?nanowires[J].Chem?Commun，2003，19：?2498-2499.]。此外，射頻輻照法[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，趙彥保，許紅濤.形貌可控γ-MnS納米晶的制備及表征[J].化學研究，2006，17(6)：60-62.]等多種制備方法也被應用于合成MnS納米材料，然而這些方法都比較復雜，工藝難以控制，反應速率較低，反應時間較長，而且由于在合成硫化錳的過程中有大量的H₂S氣體生成，如反應在敞開體系中進行，則不可避免地會對環境造成一定的污染。因此尋找一種易于操作，環境友好和成本低廉的方法顯得頗為重要。?

發明內容

本發明的目的是提出一種由六方片自組裝成γ-MnS微晶球的制備方法。該制備方法是將微波這種獨特的加熱方式引入傳統水熱方法中，可以加快反應速度，克服傳統水熱反應速度慢的缺點，降低能耗，由于特殊的加熱方式導致材料不同的成核和生長機理，從而可以得到特殊形貌和尺寸的納米材料。微波水熱法是一種成本低廉，操作簡單，能耗低，不污染環境，重復性好，適合大規模生產的方法。?

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：?

1)將分析純的Mn(NO₃)₂·4H₂O加入到去離子水中，制成Mn²⁺濃度為?0.06mol/L-2.50mol/L的透明溶液A；?

2)向溶液A中加入分析純的硫代乙酰胺，使得溶液中Mn²⁺/C₂H₅NS的摩爾濃度比為1∶1-1∶15，磁力攪拌均勻所得溶液B；?