[发明专利]一种MnPS3

说明书

本发明涉及一种MnPS3纳米片的制备方法，包括如下步骤：1)以锰源和乌洛托品为原料，通过水热反应制备得到负载于基底上的MnO(OH)₂前驱体；2)通过化学气相沉积法将所述前驱体磷硫化，得到MnPS₃纳米片。本发明的方法合成步骤简单、操作方便，成本低，绿色环保、速度快，大约在几小时内即可完成物质的合成。现有技术的化学气相传输法，需要两周甚至更长的时间，本申请的方法与现有技术相比，制备效率大大提高。上述方法合成的纳米片成分均匀，结晶性优良，其能带为2～3eV，在可见光的催化作用下可对水进行分解，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于无机半导体纳米材料技术领域，具体涉及一种MnPS₃纳米片及其制备方法和用途。

背景技术

利用太阳能分解水产生氢气和氧气，被认为是清洁能源领域最有前途的技术研究。其中，材料的能带位置是一个基本的要求。水的分解最少需要1.23eV的能量，并且要求材料的导带底相对于 H⁺/H₂具有更负的电位，这样产生的光电子才能还原H⁺产生H₂；同时，材料的价带顶相对于H₂O/O₂具有更正的电位，这样光生空穴才能氧化H₂O产生O₂。目前，已发现一系列材料如TiO₂、ZnO、 CdS和C₃N₄等同时满足这两个要求，但由于种种原因，如带隙过宽，光腐蚀等，同时在可见光下分解水产生摩尔比的H₂和O₂仍旧是一个极大的挑战。探索新的带隙合适的稳定高效的催化剂，仍是研究的热点和前沿。

最近，一系列的金属磷硫(硒)化物(MPT_x，如MPS₃和MPSe₃， M＝Fe，Mn，Ni，Co，Zn等)以其二维层状特性和合适的能带位置受到广泛的关注。通过元素选择，MPT_x材料的带隙可以在1.3eV 到3.5eV变化。并且，进一步的带隙研究表明，这些材料的导带位置多数比H⁺/H₂电位更负，能够应用于光催化分解水。同时，它们还具有极高的载流子迁移率。例如，单层MnPSe₃的电子迁移率在室温下被计算为高达625.9cm²V^-1s^-1，高于许多二维材料，如单层MoS₂ (200cm²V^-1s^-1)和WS₂(214cm²V^-1s^-1)。此外，在各向异性的 Heisenberg模型和Ising模型下，单层的MnPS₃或FePS₃是一个二维的磁系统，这对于理解低维磁场的机理以及构建铁磁-反铁磁异质结构等磁性器件具有重要意义。

最近，块体的MPT_x材料MPS₃(M＝Mn，Fe，Co，Ni，Zn， Cd，Sn)和MPS₄(M＝Cr，Ga，Bi)已经被报道合成，其磁性能和电化学性能，例如析氢反应(HER)，析氧反应(OER)和氧还原反应(ORR)被研究。同时，横向尺寸大于15微米的少层(10层) NiPS₃纳米片也已经通过化学气相沉积(CVD)方法生长，并用于高光谱选择性和高检测性紫外光检测器，结晶性优良，化学性质稳定，对可见光吸收性能良好，其带隙为2.5eV，可以用于光催化水分解。

发明内容

本发明的第一个目的是提供本发明所述MnPS₃纳米片的制备方法，包括如下步骤：

1)以锰源和乌洛托品为原料，通过水热反应制备得到负载于基底上的MnO(OH)₂前驱体；