[发明专利]一种合成三元纤锌矿硫硒化锰纳米棒的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备的技术领域，特别涉及一种制备三元纤锌矿硫硒化锰(MnSSe)纳米晶的方法。

背景技术

作为重要的磁性半导体材料，锰基硫族材料展现各种重要的光学，磁学，电子输运性质。特别是，近年来MnS和MnSe引起了国内外科学家广泛的研究兴趣。MnS和MnSe是重要的P型磁性宽带半导体材料，它们主要应用于光电子器件、太阳能电池、稀磁半导体、光催化和生物等领域。宽带隙半导体材料具有高密度的光储存和全光展示性能。因此，宽带隙半导体材料成为了光学器件研究领域的主要课题。到目前为止，人们多数是通过控制尺寸来调节MnS和MnSe的带隙和发光性质。例如，在美国化学学会杂志(Langmuir2012,28,17811-17816)上报道：采用溶剂热法制备出14—40nmMnS纳米立方块，随着尺寸的增加，MnS纳米立方块的发光峰从356nm移动到373nm。此外，在英国化学学会杂志(CrystEngComm2012,14,6916–6920)上报道：采用溶剂热法制备出直径为40—210nm的一维MnSe纳米材料，随着尺寸的增加，一维MnSe纳米材料的发光峰从400nm移动到405nm，展现蓝-紫色荧光发射。因此，仅仅通过控制尺寸调节锰基硫族材料在蓝-紫至紫外范围的带隙和发光性质是有限的。如果将MnS和MnSe结合起来，制备成组分可调的三元半导体纳米材料，将有效地扩大和调节锰基硫族材料在蓝-紫至紫外范围的带隙和发光性质。但到目前为止，关于制备三元硫硒化锰(MnSSe)纳米材料没有过报道，因此，需要发展简单的方法制备组分可调的三元硫硒化锰(MnSSe)纳米材料，更容易地调节锰基硫族材料在蓝-紫至紫外范围的带隙和发光性质。

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三元纤锌矿硫硒化锰(MnSSe)纳米棒的合成方法，且通过控制原料的比例调控三元纤锌矿MnSSe纳米棒的元素比例。

本发明以无水氯化锰、二氧化硒和硫代乙酰胺为原料，油胺为配体，采溶剂热法合成三元纤锌矿MnSSe纳米棒。具体的技术方案如下。

一种合成三元纤锌矿硫硒化锰纳米棒的方法，是在希莱克(schlenk)系统中氮气保护下进行的；以质量比2.27:1:0.35～1.41的无水氯化锰、二氧化硒和硫代乙酰胺为原料，油胺为配体；首先，将二氧化硒与配体按质量体积比0.0056g/mL装入三颈瓶中，搅拌并加热至300℃，得到澄清的橘黄色溶液，记为a溶液；再将无水氯化锰与配体按质量体积比0.0126g/mL装入另一个三颈瓶中，搅拌并加热至120-150℃，直到得到无色透明溶液，将溶液降温至30-40℃，加入硫代乙酰胺，搅拌直到得到均匀的橘红色的溶液，记为b溶液；将b溶液注入到a溶液中，在280-300℃反应15-20分钟，得到三元纤锌矿MnSSe纳米棒。

本发明制备过程中，将b溶液注入到a溶液后，优选在300℃反应20分钟。

本发明制备过程中，可以通过控制硫代乙酰胺的量来调节三元纤锌矿MnSSe纳米棒的元素比例。在给定的反应温度(300℃)和反应时间(20min)范围内，质量比2.27:1:1.41的无水氯化锰、二氧化硒、硫代乙酰胺，可以得到Mn:S:Se为3:2:1的纤锌矿MnS_0.66Se_0.34纳米棒；质量比2.27:1:0.7的无水氯化锰、二氧化硒、硫代乙酰胺，可以得到Mn:S:Se为2:1:1的纤锌矿MnS_0.43Se_0.57纳米棒；质量比2.27:1:0.35的无水氯化锰、二氧化硒、硫代乙酰胺，可以得到Mn:S:Se为3:1:2的纤锌矿MnS_0.35Se_0.65纳米棒。

有益效果：

本发明制备三元纤锌矿MnSSe纳米棒方法的优点在于：制备的样品相纯度很高、样品结晶性好、粒径分布均匀；并且本制备方法具有过程简单、合成时间短、产品的形貌和纵横比可控、可重复性高等优点。具有大规模生产三元纤锌矿MnSSe纳米棒的潜力。

附图说明

图1是实施例1制备的三元纤锌矿MnS_0.66Se_0.34纳米棒的透射电镜图。

图2是实施例1制备的三元纤锌矿MnS_0.66Se_0.34纳米棒的高分辨电镜图。