[发明专利]岩盐矿MnS 纳米立方块超晶格的合成方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备的技术领域，特别涉及一种制备岩盐矿MnS纳米立方块超晶格的方法。 

背景技术

作为一种重要的磁性半导体材料，MnS展现各种重要的光学、磁学、电子输运性质。它潜在应用于磁-光纳米器件、稀磁半导体、太阳能电池、短波光电子器件和光催化。特别是，MnS是一个反铁磁性半导体材料，它具有有趣的磁性排列。在薄膜超晶格中，这种磁性排列能够通过控制维度和厚度来调节。由于具有广泛的应用潜力，尺寸可控的岩盐矿MnS纳米晶的合成和性质研究吸引着人们广泛的研究兴趣。 

MnS具有三种晶体结构：岩盐矿，闪锌矿和纤维锌矿。闪锌矿和纤维锌矿MnS是亚稳态，它们在高温或高压下极易转变成岩盐矿MnS。所以稳定的岩盐矿MnS更适合做成纳米器件。进一步地说，自组装可以提高纳米材料或纳米器件磁学，光学等性质。然而，到目前为止没有工作报道合成岩盐矿MnS纳米超晶格。 

与本发明相近的现有技术可以参见Hydrothermal Synthesis of Pure α-PhaseManganese(II)Sulfide without the Use of Organic Reagents（Chem.Mater.2006,18,1726-1736）。为了制得MnS纳米材料通常要快速降温进行萃取，该文献给出的制备方法过程繁杂，反应时间长，并且在不足1分钟时间将250~350℃的反应温度降至室温。得到的纳米晶体产物不具有超晶格的形貌，也不能有效地调节MnS纳米材料的尺寸。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服背景技术存在的问题和缺陷，提供一种简单的制备岩盐矿MnS纳米立方块超晶格的方法，该方法以以无水氯化锰、硫代 乙酰胺为原料，油酸和油胺为配体，一锅煮合成岩盐矿MnS纳米立方块超晶格。且通过控制反应时间能够很好地调节纳米晶的尺寸。 

本发明合成岩盐矿MnS纳米立方块超晶格的方法，可以在schlenk系统中进行的。将反应原料（无水氯化锰和硫代乙酰胺）与配体（油胺和油酸）装入三颈瓶中，搅拌并加热到80℃，1小时后得到均匀的橘黄色溶液。然后将溶液加热到250℃，30min后将溶液自然冷却到室温，可以得到14纳米的岩盐矿MnS纳米立方块超晶格。制备过程中，可以通过控制反应时间来调节岩盐矿MnS纳米立方块的尺寸。反应时间为60min，可以得到26纳米的岩盐矿MnS纳米立方块超晶格；反应时间为120min，可以得到40纳米的岩盐矿MnS纳米立方块超晶格。 

本发明的具体技术方案如下。 

一种岩盐矿MnS纳米立方块超晶格的合成方法，以质量比1.6~1.7∶1的无水氯化锰和硫代乙酰胺为原料，以体积比1∶4的油胺和油酸为配体；混合原料和配体，搅拌并加热至75~85℃，直至得到均匀的橘黄色溶液；再将溶液加热到240~260℃，反应时间0.5~2小时，形成岩盐矿MnS纳米晶；最后将溶液自然冷却到室温，得到岩盐矿MnS纳米立方块超晶格；其中原料与配体的质量体积比为0.02~0.03g/mL。 

本发明能够通过控制不同的反应时间得到不同尺寸的纳米晶。在给定的反应温度范围内，反应时间为0.5小时冷却到室温，制得平均尺寸为14nm的岩盐矿MnS纳米立方块的超晶格；反应时间为1小时冷却到室温，制得平均尺寸为26nm的岩盐矿MnS纳米立方块的超晶格；反应时间为2小时冷却到室温，制得平均尺寸为40nm的岩盐矿MnS纳米立方块的超晶格。 

配体的使用量对岩盐矿MnS纳米立方块超晶格的影响并不大，只要超过最低量即可，较大的超量只会造成浪费。 

本发明专利还请求保护岩盐矿MnS纳米立方块超晶格的合成方法制备的产 品。 

与现有技术的方法相比，本发明制备岩盐矿MnS纳米立方块超晶格的方法具有所用原料常见、过程简单、合成时间短、可重复性高、相对安全、特别是产品的纳米晶尺寸可控等优点。所制备的岩盐矿MnS纳米立方块超晶格具有稳定的岩盐矿结构，并且相纯度很高，样品结晶性好、粒径分布均匀。这些岩盐矿MnS纳米立方块超晶格具有很好的光学和磁学性质。并且具有可以大规模生产相纯度较高的岩盐矿MnS纳米立方块超晶格的能力。 

附图说明

图1是尺寸为14纳米的岩盐矿MnS纳米立方块的超晶格透射电镜图片。 

图2是尺寸为26纳米的岩盐矿MnS纳米立方块的超晶格透射电镜图片。 

图3是尺寸为40纳米的岩盐矿MnS纳米立方块的超晶格透射电镜图片。 

图4是反应时间0.5小时的岩盐矿MnS纳米立方块纳米晶尺寸分布图。