[发明专利]一种硫化锰和硫化锌的一维异质纳米材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种硫化锰和硫化锌的一维异质纳米材料，属于纳米材料制备技术领域。硫化锰和硫化锌的一维异质纳米材料干燥后为灰色粉末，粉末颗粒的形貌为棉签棒状，即棉签头部为硫化银纳米颗粒，棒杆部由分段的硫化锌和硫化锰组成，所述材料作为发光材料应用于光电器件中，或作为磁性材料应用于磁性器件中，或作为电极材料应用于电化学储能器件中。具体制备方法：在混合溶剂中加入硫化银纳米颗粒催化剂、二丁基二硫代氨基甲酸锌或二丁基二硫代氨基甲酸锰，搅拌均匀；在惰性气体保护或真空条件下，升温，保温，再加入二丁基二硫代氨基甲酸锰或二丁基二硫代氨基甲酸锌搅拌均匀，在惰性气体保护或真空条件下，升温，保温，冷却，得到本发明材料。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种组成及形貌可控的新型硫化锰和硫化锌的一维异质纳米材料的制备方法。

背景技术

在纳米材料领域，一维半导体异质纳米结构可以集成不同组分的优势并利用异质界面特殊的物理化学性质，产生优于单一组分的协同效应或增强效应。硫化锌和硫化锰都是重要的半导体材料，其中硫化锌是重要的ⅡB-ⅥA族直接带隙半导体材料，带隙约为3.7eV，被广泛应用于光电子器件中，如发光二极管、激光器和紫外光探测器件等；硫化锰是重要的ⅦB-ⅥA 族反铁弱磁性半导体材料，带隙可达到 3.7 eV（T=0），在制备弱磁半导体、短波的光电器件、太阳能电池等方面有较大的潜在应用价值。当前，构建高质量的硫化锰和硫化锌的一维异质纳米结构，可以充分集成硫化锰和硫化锌两种组分的优势，并利用硫化锰和硫化锌异质界面特殊的物理化学性质，对构建新型的光、电和磁学器件具有重要的意义。

硫化锰晶体通常呈现三种晶型，包括绿色稳态岩盐结构的α-MnS，粉色亚稳态闪锌矿结构的β-MnS和粉色亚稳态纤锌矿结构的γ-MnS。具有闪锌矿和纤锌矿结构的两种亚稳态硫化锰，只能在低压和低温下制备存在。当环境温度上升至200℃或者施加一定的压强时，两者都将不可逆转地转化为岩盐稳态的α-MnS。已报道的硫化锰和硫化锌复合材料多为纳米颗粒、核壳结构或薄膜结构，目前文献中对于硫化锰和硫化锌的一维异质纳米结构鲜有报道，因而可控制备硫化锰和硫化锌的一维异质纳米结构的工艺路线亟待开发。

基于此，本发明采用硫化银作为催化剂，以二丁基二硫代氨基甲酸锰和二丁基二硫代氨基甲酸锌作为锰和锌的前驱体，采用两步法制备一种组成及形貌可控的新型硫化锰和硫化锌的一维异质纳米结构，为构建新型光学、电学和磁学器件提供一种新材料。

发明内容

解决了背景技术中关于硫化锰和硫化锌的一维异质纳米结构难以可控制备的问题，本发明提供一种硫化锰和硫化锌的一维异质纳米材料的制备方法。

一种硫化锰和硫化锌的一维异质纳米材料干燥后为灰色粉末，带隙大小为3.7～3.9eV；粉末颗粒的形貌为棉签棒状，棉签头部为硫化银纳米颗粒，直径为8～16nm，棒杆部由分段的硫化锌和硫化锰组成，直径为7～11nm、长度为40～200 nm。

所述硫化锌和硫化锰的一维异质纳米材料作为发光材料应用于光电器件中，或作为磁性材料应用于磁性器件中，或作为电极材料用于储能器件中。

一种硫化锌和硫化锰的一维异质纳米材料的制备操作步骤如下：

（1）将15 mL混合溶剂、2 mL硫化银（Ag₂S）催化剂、0.02～0.10g二丁基二硫代氨基甲酸锌（Zn(ddtc)₂）或二丁基二硫代氨基甲酸锰（Mn(ddtc)₂）混合，搅拌均匀；

所述混合溶剂按体积比3：2由十二硫醇和十二胺混合均匀制成；

所述二丁基二硫代氨基甲酸锌（Zn(ddtc)₂）或二丁基二硫代氨基甲酸锰（Mn(ddtc)₂）为前驱体；

（2）在惰性气体保护或真空条件下，升温至120～140 ℃、保温20～30 min，得到硫化锌纳米线或硫化锰纳米线；