[發明專利]α-MnS納米粒子和α-MnS/rGO復合材料的合成方法及應用

有效

• 申請號: 201811537297.X
• 申請日: 2018-12-15
• 公開（公告）號: CN109748322B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 朱寶華;張智豪;王桂霞;顧玉宗
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: C01G45/00
• 分類號: C01G45/00;B82Y40/00;C01B32/184;C01B32/194;G02F1/355
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 陳勇

本發明提供α?MnS納米粒子和α?MnS/rGO復合材料的合成方法及應用，包括：將MnCl₂·4H₂O和硫代乙酰胺加入到乙二醇中，攪拌，超聲，然后將溶液轉移到聚四氟乙烯內襯不銹鋼高壓釜中，在190℃條件下密封加熱反應6～14h；反應完成后離心，洗滌，干燥，得α?MnS納米粒子。當在上述原料中加入氧化石墨烯，可合成α?MnS/rGO復合材料。本發明通過水熱法可一步合成純的無摻雜的α?MnS納米粒子或者α?MnS/rGO復合材料，不需要經過退火反應。所得的α?MnS納米粒子和α?MnS/rGO復合材料具有良好的三階非線性光學特性。

技術領域

本發明屬于石墨烯材料技術領域，具體涉及一種α-MnS納米粒子和α-MnS/rGO復合材料的合成方法及應用。

背景技術

石墨烯是單片石墨碳，由于其高比表面積、導電性、光學、熱學和機械性能而具有很大的優勢。因此石墨烯在光電器件、場效應管、燃料電池和超級電容器等方面有廣泛應用，而且石墨烯與無機化合物進行復合而產生的半導體復合材料在光學非線性器件、光電器件、光催化以及熒光標記也具有很高的應用價值。2010年，Cao等采用一步溶劑熱法成功合成了石墨烯－CdS量子點納米復合材料，并且證明，從CdS量子點到石墨烯基質有ps級超快電子轉移（Cao A，Liu Zh，Chu S S，et al.A facile one-step method to producegraphene-CdS quantum dot nanocomposites as promising optoelectronic materials[J].Advanced Materials，2010，22（1）: 103-106.）；Li等采用水熱法合成了伽馬硫化錳-石墨烯復合材料，發現其比電容大，具有優良電化學性能（XianFu Li，JianFeng Shen，etal.Fabrication of g-MnS/rGO composite by facile one-pot solvothermal approachfor supercapacitor applications[J].Journal of Power Sources.282(2015)194-201）；2012年Chen等采用巰基丙酸改性CdSe量子點，然后與二烯丙基二甲基氯化銨修飾的石墨烯復合，用于制備薄膜光伏電池，光電轉換效率達到了17％（Chen J，Xu F，Wu J，etal. Flexible photovoltaic cells based on a graphene-CdSe quantum dotnanocopmposite[J].Nanoscale，2012,4(2):441-443.）。

能與石墨烯復合的無機化合物有很多，硫化物就是其中一種。常見的與石墨烯復合的硫化物有硫化錳、硫化鋅、硫化銅、硫化銀、硫化鎘等，石墨烯作為理想的半導體量子點的基底材料與這些硫化物進行復合，能夠有效提高硫化物量子點的電學、光學和光催化等方面的性能。由于錳的儲量豐富易于開采，在無機半導體中，納米結構的阿爾法硫化錳（α-MnS）是一種重要的材料。常見的硫化錳晶型有三種：阿爾法硫化錳、伽馬硫化錳和貝塔硫化錳，這三種晶型可以相互轉化。巖鹽結構的阿爾法硫化錳在晶型上比伽馬硫化錳和貝塔硫化錳穩定，在合成時反應條件更易控制，生成物中副產物少，純度高。

Hong ying Quan等研究了一種α-MnS/N-rGO復合材料的合成方法：將Mn(Ac)₂﹒4H₂O溶解在GO(氧化石墨烯)的DMF懸浮液中；將L-半胱氨酸水溶液加到上述DMF溶液中；然后將所得混合液在高壓釜中于200℃下反應12小時，可得復合材料。當上述反應原料中無GO時，即可得到直徑為3μm的α-MnS納米粒子（Quan H, Cheng B, Chen D, et al. One-potsynthesis of α-MnS/nitrogen-doped reduced graphene oxide hybrid for high-performance asymmetric supercapacitors[J]. Electrochimica Acta, 2016, 210:557-566.）。