專利名稱：一種溶劑熱法生長MnS納米結構的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于納米結構生長領域，是一種溶劑熱法生長MnS納米結構的方法。
背景技術：
硫化錳是一種寬帶隙的VHB-VIA磁性半導體，有三種相態(tài)，S卩八面體配位、綠色 和穩(wěn)定的巖鹽結構α-MnS;四面體配位、粉色、介穩(wěn)的閃鋅礦結構β-MnS和纖鋅礦結構 Y-MnS0其能隙款1(在0°C )為3. 7eV，而其平衡還原電對電位為-1. 19V，還原能力強，這 些性質(zhì)使MnS在短波光電儀器、太陽能電池材料和催化材料等方面具有潛在的應用價值。納米材料由于其量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應、宏觀量子隧道效應、介電 限域效應等基本特性呈現(xiàn)很多新奇的物理、化學性質(zhì)，并在微電子、光電子領域，化工領域， 納米陶瓷領域，生物醫(yī)學領域及其他很多領域有著極其廣泛且重要的應用。硫化錳納米結 構中，又以巖鹽結構α-MnS最為穩(wěn)定，占著很重要的地位。目前生長納米結構的方法有很多，如溶膠-凝膠法、電化學沉積法、蒸發(fā)溶劑熱解 法、水熱法、微乳液法等。溶膠-凝膠法J. Hua等人以正硅酸乙酯和硝酸鹽為原料利用溶膠一凝膠 法制備 Ni。25Co。25Zn。5Fe204/SiA 納米復合材料，參閱 Ordnance Material Science andEngineering 2009 年 32 卷第 1 期第 64 頁。電化學沉積法J. J. Xu等人2008年用電化學法制備了 CdO納米材料，參閱The Journal of Chemical Physics 第 112 其月第 7151 頁。熱蒸發(fā)法中科院物理所H. J. Gao小組在2005年使用直徑為0. 3mm的鎢絲為 蒸發(fā)源采用熱蒸發(fā)法在Si (111)襯底上生成具有強光致發(fā)光性質(zhì)的氧化鎢納米線，參閱 Applied Physics Letters 第 86 期第 141901 頁。溶劑熱法(高溫高壓)W. Wan等人以月桂酸硫脲咪唑啉季銨鹽(SUDEI)為表面活 性劑，采用溶劑熱法在N-N 二甲基甲酰胺(DMF) /乙醇中制備出了單分散的直徑約300nm左 右的納米 MnS 空心球，參閱 Rare Metal Materials and Engineering2007 年 36 卷 z2 期第 110 頁。Χ. H. Zhang利用兩步溶劑熱法合成了巖鹽結構MnS納米材料，參閱學位論文，張新 華，2007-合肥工業(yè)大學，材料學。第一步，把S粉，EDA和水合胼混合液在10(TC溫度下密封 加熱30分鐘。第二步，是在第一步加熱速冷后的溶液中添加MnCl2 · 4H20，然后再在140°C 溫度加熱8小時。而本實驗中，利用水熱法僅一步即合成了巖鹽結構MnS納米材料，操作簡
單易控。本工作采用溶劑熱法，該過程相對簡單而且易于控制，并且在密閉體系中可以有 效的防止有毒物質(zhì)的揮發(fā)和制備對空氣敏感的前驅(qū)體。另外，物相的形成、粒徑的大小、形 態(tài)也能夠控制，而且，產(chǎn)物的分散性較好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種溶劑熱法生長MnS納米結構的方法。本發(fā)明是通過以下工藝過程實現(xiàn)的本發(fā)明所用的所有試劑均為分析純級，且未經(jīng)進一步提純而直接使用。用乙二胺、 乙二醇1 1的混合溶液作溶劑，其量為40ml。以四水氯化錳MnCl2 · 4H20作為錳源，以硫 脲(NH2)2CS作為硫源，按摩爾比1 1依次加入混合溶劑中。然后將反應釜置于烘箱中，反 應時間為Mi_24h，反應溫度為140°C -180°C;反應結束后在60°C的真空干燥箱中干燥Mi以 收集產(chǎn)物。其中在180°C溫度下反應他得到了 MnS層片狀結構。在其它溫度和時間條件下 得到了巖鹽結構的MnS。所述MnS納米結構片狀薄層上生長棒狀結構，形成層片狀結構。本發(fā)明制備出的層片狀結構MnS為巖鹽結構MnS，如圖1所示；掃描電鏡圖如圖2， 圖3所示；本發(fā)明方法簡單，易于推廣，適合于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。


圖1實施例1產(chǎn)品的XRD圖譜。圖2實施例1產(chǎn)品的掃描電鏡圖片。圖3實施例1產(chǎn)品的掃描電鏡圖片。
具體實施例方式實施例1將乙二胺、乙二醇溶液以1 1混合的40ml加入反應釜中；然后將四水氯化錳和 硫脲以l(0.98955g) 1(0. 3806g)的摩爾比依次加入反應釜中，并用磁子攪拌。攪拌充分 后，將反應釜放入180°C的烘箱中反應6h。產(chǎn)物洗滌后在60°C的真空干燥箱中干燥Mi以收 集產(chǎn)物。XRD分析結果表明所得產(chǎn)物為巖鹽礦結構的MnS，如圖1所示。所述MnS納米結構 為片層狀，其掃描電鏡圖片如圖2，圖3。實施例2將乙二胺、乙二醇溶液以1 1混合的40ml加入反應釜中；然后將四水氯化錳和 硫脲以l(0.98955g) 1(0. 3806g)的摩爾比依次加入反應釜中，并用磁子攪拌。攪拌充分 后，將反應釜放入160°C的烘箱中反應6h。產(chǎn)物洗滌后在60°C的真空干燥箱中干燥Mi以收 集產(chǎn)物。XRD分析結果表明所得產(chǎn)物為巖鹽礦結構的MnS。實施例3將乙二胺、乙二醇溶液以1 1混合的40ml加入反應釜中；然后將四水氯化錳和 硫脲以l(0.98955g) 1(0. 3806g)的摩爾比依次加入反應釜中，并用磁子攪拌。攪拌充分 后，將反應釜放入140°C的烘箱中反應6h。產(chǎn)物洗滌后在60°C的真空干燥箱中干燥Mi以收 集產(chǎn)物。XRD分析結果表明所得產(chǎn)物為巖鹽礦結構的MnS。實施例4將乙二胺、乙二醇溶液以1 1混合的40ml加入反應釜中；然后將四水氯化錳和 硫脲以l(0.98955g) 1(0. 3806g)的摩爾比依次加入反應釜中，并用磁子攪拌。攪拌充分 后，將反應釜放入180°C的烘箱中反應他。產(chǎn)物洗滌后在60°C的真空干燥箱中干燥12h以收集產(chǎn)物。XRD分析結果表明所得產(chǎn)物為巖鹽礦結構的MnS。實施例5將乙二胺、乙二醇溶液以1 1混合的40ml加入反應釜中；然后將四水氯化錳和 硫脲以l(0.98955g) 1(0. 3806g)的摩爾比依次加入反應釜中，并用磁子攪拌。攪拌充分 后，將反應釜放入180°C的烘箱中反應他。產(chǎn)物洗滌后在60°C的真空干燥箱中干燥Mh以 收集產(chǎn)物。XRD分析結果表明所得產(chǎn)物為巖鹽礦結構的MnS。
權利要求
1.一種溶劑熱法生長MnS納米結構的方法，其特征在于通過以下工藝過程實現(xiàn)用乙 二胺、乙二醇按1 1的比例混合的溶液作溶劑，其量為40ml。以四水氯化錳MnCl2 ·4Η20 作為錳源，以硫脲(NH2)2CS作為硫源，按摩爾比1 1依次加入乙二胺、乙二醇混合溶液中。 然后將反應釜置于烘箱中，反應時間為Mi_24h，反應溫度為140°C -180°C ；反應結束后在 60°C的真空干燥箱中干燥他以收集產(chǎn)物。其中在180°C溫度下反應他得到了 MnS層片狀 結構。在其它溫度和時間條件下得到了巖鹽結構的MnS。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所用生長裝置是反應釜。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所用的溫度是140°C-180°C。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，反應的時間是Mi_24h。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所用的反應源為氯化錳MnCl2和硫脲 (NH2)2CS。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所用的反應溶劑為乙二胺、乙二醇1 1比 例的混合溶液。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，產(chǎn)物干燥用的是真空干燥箱。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種溶劑熱法生長MnS納米結構的方法，其通過以下工藝過程實現(xiàn)本發(fā)明所用的所有試劑均為分析純級，且未經(jīng)進一步提純而直接使用。用乙二胺、乙二醇1∶1的混合溶液作溶劑，其量為40ml。以四水氯化錳MnCl2·4H2O作為錳源，以硫脲(NH2)2CS作為硫源，按摩爾比1∶1依次加入混合溶劑中。然后將反應釜置于烘箱中，反應時間為6h-24h，反應溫度為140℃-180℃；反應結束后在60℃的真空干燥箱中干燥6h以收集產(chǎn)物。其中在180℃溫度下反應6h得到了MnS層片狀結構。在其它溫度和時間條件下得到了巖鹽結構的MnS。
文檔編號C01G45/00GK102060331SQ20101054587
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權日2010年11月16日
發(fā)明者劉前霞, 吳 榮, 孫言飛, 封麗, 李錦 , 簡基康, 邊延龍, 陶樂天 申請人:新疆大學