[發明專利]一種硫化錳和硫化鋅的一維異質納米材料的制備方法

在審

• 申請號: 202110499510.8
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113135595A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 張永亮;薛軼;齊康;常城;蔡婧;陳威;王成;劉佩豐
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C01G45/00
• 分類號: C01G45/00;C01G9/08;B82Y40/00;C01G5/00
• 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

本發明涉及一種硫化錳和硫化鋅的一維異質納米材料，屬于納米材料制備技術領域。硫化錳和硫化鋅的一維異質納米材料干燥后為灰色粉末，粉末顆粒的形貌為棉簽棒狀，即棉簽頭部為硫化銀納米顆粒，棒桿部由分段的硫化鋅和硫化錳組成，所述材料作為發光材料應用于光電器件中，或作為磁性材料應用于磁性器件中，或作為電極材料應用于電化學儲能器件中。具體制備方法：在混合溶劑中加入硫化銀納米顆粒催化劑、二丁基二硫代氨基甲酸鋅或二丁基二硫代氨基甲酸錳，攪拌均勻；在惰性氣體保護或真空條件下，升溫，保溫，再加入二丁基二硫代氨基甲酸錳或二丁基二硫代氨基甲酸鋅攪拌均勻，在惰性氣體保護或真空條件下，升溫，保溫，冷卻，得到本發明材料。

技術領域

本發明屬于納米材料制備技術領域，具體涉及一種組成及形貌可控的新型硫化錳和硫化鋅的一維異質納米材料的制備方法。

背景技術

在納米材料領域，一維半導體異質納米結構可以集成不同組分的優勢并利用異質界面特殊的物理化學性質，產生優于單一組分的協同效應或增強效應。硫化鋅和硫化錳都是重要的半導體材料，其中硫化鋅是重要的ⅡB-ⅥA族直接帶隙半導體材料，帶隙約為3.7eV，被廣泛應用于光電子器件中，如發光二極管、激光器和紫外光探測器件等；硫化錳是重要的ⅦB-ⅥA 族反鐵弱磁性半導體材料，帶隙可達到 3.7 eV（T=0），在制備弱磁半導體、短波的光電器件、太陽能電池等方面有較大的潛在應用價值。當前，構建高質量的硫化錳和硫化鋅的一維異質納米結構，可以充分集成硫化錳和硫化鋅兩種組分的優勢，并利用硫化錳和硫化鋅異質界面特殊的物理化學性質，對構建新型的光、電和磁學器件具有重要的意義。

硫化錳晶體通常呈現三種晶型，包括綠色穩態巖鹽結構的α-MnS，粉色亞穩態閃鋅礦結構的β-MnS和粉色亞穩態纖鋅礦結構的γ-MnS。具有閃鋅礦和纖鋅礦結構的兩種亞穩態硫化錳，只能在低壓和低溫下制備存在。當環境溫度上升至200℃或者施加一定的壓強時，兩者都將不可逆轉地轉化為巖鹽穩態的α-MnS。已報道的硫化錳和硫化鋅復合材料多為納米顆粒、核殼結構或薄膜結構，目前文獻中對于硫化錳和硫化鋅的一維異質納米結構鮮有報道，因而可控制備硫化錳和硫化鋅的一維異質納米結構的工藝路線亟待開發。

基于此，本發明采用硫化銀作為催化劑，以二丁基二硫代氨基甲酸錳和二丁基二硫代氨基甲酸鋅作為錳和鋅的前驅體，采用兩步法制備一種組成及形貌可控的新型硫化錳和硫化鋅的一維異質納米結構，為構建新型光學、電學和磁學器件提供一種新材料。

發明內容

解決了背景技術中關于硫化錳和硫化鋅的一維異質納米結構難以可控制備的問題，本發明提供一種硫化錳和硫化鋅的一維異質納米材料的制備方法。

一種硫化錳和硫化鋅的一維異質納米材料干燥后為灰色粉末，帶隙大小為3.7～3.9eV；粉末顆粒的形貌為棉簽棒狀，棉簽頭部為硫化銀納米顆粒，直徑為8～16nm，棒桿部由分段的硫化鋅和硫化錳組成，直徑為7～11nm、長度為40～200 nm。

所述硫化鋅和硫化錳的一維異質納米材料作為發光材料應用于光電器件中，或作為磁性材料應用于磁性器件中，或作為電極材料用于儲能器件中。

一種硫化鋅和硫化錳的一維異質納米材料的制備操作步驟如下：

（1）將15 mL混合溶劑、2 mL硫化銀（Ag₂S）催化劑、0.02～0.10g二丁基二硫代氨基甲酸鋅（Zn(ddtc)₂）或二丁基二硫代氨基甲酸錳（Mn(ddtc)₂）混合，攪拌均勻；

所述混合溶劑按體積比3：2由十二硫醇和十二胺混合均勻制成；

所述二丁基二硫代氨基甲酸鋅（Zn(ddtc)₂）或二丁基二硫代氨基甲酸錳（Mn(ddtc)₂）為前驅體；

（2）在惰性氣體保護或真空條件下，升溫至120～140 ℃、保溫20～30 min，得到硫化鋅納米線或硫化錳納米線；