[發明專利]一種三元硫化鋅錳納米線的制備方法

有效

• 申請號: 201711042369.9
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107720827B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 蔡婧;朱可夫;王盛
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C01G45/00
• 分類號: C01G45/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 金惠貞

技術領域

本發明屬于納米材料制備技術領域，具體涉及一種尺寸均一、組成均勻、錳摻入量高且可調控的新型三元硫化鋅錳納米線的制備方法。

背景技術

在納米材料領域，錳基三元金屬硫化物具有豐富而獨特的物理和化學特性，如特征的黃色熒光發射和光誘導的磁化現象等等，可用于光學、光電學、磁學和生物醫學等眾多領域。其中，一維錳基三元金屬硫化物納米結構是一類極其重要的半導體納米材料，如錳摻雜的硫化鋅（ZnS）納米線，因其大的長徑比、高的比表面積和量子尺寸效應，因而具有更為獨特優良的光、電、磁性能，使其在學術界和工業界備受關注。影響該類材料性能的因素很多，其中錳的摻雜量是一個重要的影響因素。當前，構建高質量的均勻摻雜的三元硫化鋅錳納米線，并實現錳摻雜量的調控，對構建新型光、電和磁器件具有重要的意義。

錳基三元金屬硫化物納米材料的傳統制備方法多為離子交換法和無機鹽原位摻雜法，但這些方法的摻雜均一性和摻雜量不高。如，對于錳摻雜的ZnS納米線，目前文獻中報道的最高錳摻入量為30%左右，超過此范圍，便容易生成雜質，產生嚴重的分相現象。而且，錳摻雜的ZnS納米線在尺寸均一性、摻雜均勻性、錳含量的調變范圍、以及錳含量的工藝可控程度方面都亟待提高。

基于此，本發明旨在通過采用分子骨架結構類似的二丁基二硫代氨基甲酸錳和二丁基二硫代氨基甲酸鋅分別作錳和鋅的前驅體，以硫化銀作催化劑，催化生長一種尺寸均一、組成均勻、錳摻入量高且可調控的新型三元硫化鋅錳納米線，為構建新型光、電和磁器件提供一種新材料。

發明內容

解決了背景技術中關于錳摻雜的ZnS納米線尺寸不均一、摻雜不均勻、錳摻雜量低和摻雜量調變范圍窄的問題，本發明提供了一種尺寸均一、組成均勻、錳摻入量高且可調控的三元硫化鋅錳納米線的制備方法。

三元硫化鋅錳納米線中錳摻入量為26～84%，納米線尺寸均一，直徑為6.9±1.2 nm，錳摻入均勻；

三元硫化鋅錳的結構通式為Zn_xMn_1-xS，其中下標x的數值范圍為0.26～0.84；

所述三元硫化鋅錳納米線作為磁性材料應用于磁性器件中，或作為發光材料應用于光電器件中。

制備所述三元硫化鋅錳納米線的操作步驟如下：

（1）在30 mL混合溶劑中加入20 mg硫化銀（Ag₂S）納米顆粒催化劑、0.135～1.125 g二丁基二硫代氨基甲酸鋅（Zn(ddtc)₂）和0.135～1.105 g二丁基二硫代氨基甲酸錳（Mn(ddtc)₂）；

所述混合溶劑由十二硫醇和十二胺混合均勻制成；

所述硫化銀（Ag₂S）為催化劑；

所述二丁基二硫代氨基甲酸錳（Mn(ddtc)₂）和二丁基二硫代氨基甲酸鋅（Zn(ddtc)₂）為前驅體；

（2）攪拌均勻，在惰性氣體保護或真空條件下，升溫至120～140 ℃，保溫5～15 min，得到三元硫化鋅錳納米線。

進一步限定的技術方案如下：

步驟（1）中，所述混合溶劑由15 mL十二硫醇和 15 mL十二胺制成。

步驟（1）中，所述硫化銀（Ag₂S）為硫化銀納米顆粒，尺寸均一。

步驟（2）中，所述惰性氣體為氬氣（Ar）。

步驟（2）中，所述真空條件為0.003 MPa。

本發明的有益技術效果體現在以下方面：

1. 本發明所提出的新型三元硫化鋅錳納米線材料，其特征在于尺寸均一、組成均勻、錳摻入量最高可達到84%、且錳含量可調、可控。

2.本發明工藝采用的原料都是常見的簡單原料，成本低，工藝可控性好，產物質量優，有利于三元硫化鋅錳納米線的批量生產及產業化。

附圖說明

圖1是實施例1制得的三元硫化鋅錳納米線的X射線衍射（XRD）圖。

圖2是實施例1制得的三元硫化鋅錳納米線的透射電子顯微鏡（TEM）照片。

圖3是實施例1制得的三元硫化鋅錳納米線直徑的統計分布圖。

圖4是實施例1制得的三元硫化鋅錳納米線的能量散射X射線譜（EDS）圖。

圖5是實施例2、3、4分別制得的三元硫化鋅錳納米線的XRD圖。

具體實施方式

下面結合實施例，對本發明作進一步地描述。

實施例1

制備三元硫化鋅錳納米線