一種制備一維硒化錳/硫化錳核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米晶的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于納米材料制備的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種制備一維MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米晶的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米晶已經(jīng)成為了納米材料科學(xué)研究的主要課題之一。與單一材料納米晶相比，核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米晶具有更優(yōu)異的光學(xué)、磁學(xué)及電子輸運(yùn)、光催化、太陽(yáng)能和熱電等性質(zhì)。近年來(lái)各種材料的核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米晶引起了國(guó)內(nèi)外科學(xué)家廣泛的研究興趣。硫化錳(MnS)和砸化錳(MnSe)是重要的磁性寬帶半導(dǎo)體材料，主要應(yīng)用于光電子器件、太陽(yáng)能電池、稀磁半導(dǎo)體、光催化和生物成像等領(lǐng)域。到目前為止，人們采用溶膠凝膠和氣相法制備出MnS納米粒子、一維納米棒及納米線(xiàn)和MnSe納米粒子、一維納米棒及納米線(xiàn)。Peng 等人(J.Am.Chem.Soc.2007，129，3339-3347)報(bào)道了合成 MnSe/ZnSe 核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米粒子，這種結(jié)構(gòu)的材料具有優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)。MnS和MnSe的能帶結(jié)構(gòu)和磁排列不同，因此具有不同的光學(xué)帶隙(Eg)和奈爾溫度(TN)。如果將MnS和MnSe結(jié)合起來(lái)設(shè)計(jì)制備成一維核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)，利用維度限域和界面/表面效應(yīng)，能夠優(yōu)化其光學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)，也可能展現(xiàn)出奇異的物理現(xiàn)象。但到目前為止，關(guān)于制備一維MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米晶沒(méi)有過(guò)報(bào)道，因此，需要發(fā)展簡(jiǎn)單的方法制備一維MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米晶，開(kāi)發(fā)其光學(xué)、磁學(xué)及電子輸運(yùn)和光催化等性質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:克服【背景技術(shù)】存在的問(wèn)題和缺陷，提供一種簡(jiǎn)單的制備一維MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米晶的合成方法，且通過(guò)控制反應(yīng)參數(shù)調(diào)控一維MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米晶的核殼厚度。
[0004]本發(fā)明的方法以無(wú)水氯化錳、二氧化砸和硫代乙酰胺為原料，油胺為配體，溶劑熱法合成一維MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米晶。具體的技術(shù)方案如下。
[0005]—種制備一維砸化猛/硫化猛核殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米晶的方法，是在希萊克(schlenk)系統(tǒng)中氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行的；首先以二氧化砸與氯化錳為原料，油胺為配體配制纖鋅礦MnSe納米棒原溶液，二氧化砸與氯化錳的摩爾比為1:2，將二氧化砸與油胺按摩爾體積比為0.05mmol/ml裝入三頸瓶中，攪拌并加熱至300°C，得到澄清的溶液，記為a溶液；將氯化猛與油胺按摩爾體積比0.1 mmol/ml裝入另一個(gè)三頸瓶中，攪拌并加熱至100-150°C，將得到的無(wú)色透明溶液降溫至室溫后，注入到a溶液中，在300°C反應(yīng)20分鐘，得到纖鋅礦MnSe納米棒原溶液；
[0006]將氯化錳與油胺按摩爾體積比0.lmmol/ml裝入另一個(gè)三頸瓶中，攪拌并加熱至100-150°C，直到得到無(wú)色透明溶液，記為b溶液；
[0007]將硫代乙酰胺與油胺按摩爾體積比0.lmmol/ml裝入一個(gè)小瓶中，室溫?cái)嚢柚钡降玫綗o(wú)色透明溶液，記為c溶液；
[0008]將b溶液升溫至300°C，注入纖鋅礦MnSe納米棒原溶液，反應(yīng)1_3分鐘后再注入c溶液，在300°C反應(yīng)1-20分鐘，得到一維纖鋅礦MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒，其中纖鋅礦MnSe納米棒原溶液、b溶液、c溶液的用量按體積比為1: 2: 2。
[0009]本發(fā)明制備過(guò)程中，可以通過(guò)控制注入c溶液后的反應(yīng)時(shí)間來(lái)調(diào)節(jié)一維纖鋅礦MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒的核/殼厚度比例。在給定的反應(yīng)溫度(300°C )下，反應(yīng)時(shí)間為1-3分鐘，可以得到核/殼厚度比例為6: 1的維纖鋅礦MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒；反應(yīng)時(shí)間為5-10分鐘，可以得到核/殼厚度比例為3:1的維纖鋅礦MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒；反應(yīng)時(shí)間為15-20分鐘，可以得到核/殼厚度比例為1: 1的維纖鋅礦MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒。
[0010]有益效果:
[0011]本發(fā)明制備一維纖鋅礦MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒方法的優(yōu)點(diǎn)在于:制備的相純度很高、樣品結(jié)晶性好、粒徑分布均勻；并且本制備方法具有過(guò)程簡(jiǎn)單、合成時(shí)間短、產(chǎn)品的形貌和縱橫比可控、可重復(fù)性高等優(yōu)點(diǎn)。具有大規(guī)模生產(chǎn)一維纖鋅礦MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒的潛力。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是實(shí)施例1制備的核/殼厚度比例為6: 1的纖鋅礦MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒的透射電鏡圖。
[0013]圖2是實(shí)施例1制備的核/殼厚度比例為6: 1的纖鋅礦MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒的高分辨電鏡圖。
[0014]圖3是實(shí)施例2制備的核/殼厚度比例為3: 1的纖鋅礦MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒的透射電鏡圖。
[0015]圖4是實(shí)施例2制備的核/殼厚度比例為3: 1的纖鋅礦MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒的高分辨電鏡圖。
[0016]圖5是實(shí)施例3制備的核/殼厚度比例為1: 1的纖鋅礦MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒的透射電鏡圖。
[0017]圖6是實(shí)施例3制備的核/殼厚度比例為1: 1的纖鋅礦MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒的高分辨電鏡圖。
[0018]圖7是實(shí)施例3制備的核/殼厚度比例為1: 1的纖鋅礦MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒的X光衍射圖。
[0019]圖8是實(shí)施例3制備的核/殼厚度比例為1: 1的纖鋅礦MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒的明場(chǎng)掃描透射電鏡圖。
[0020]圖9是實(shí)施例3制備的核/殼厚度比例為1: 1的纖鋅礦MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒的錳(Μη)元素分布圖。
[0021]圖10是實(shí)施例3制備的核/殼厚度比例為1: 1的纖鋅礦MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒的硫(S)元素分布圖。
[0022]圖11是實(shí)施例3制備的核/殼厚度比例為1: 1的纖鋅礦MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒的砸(Se)元素分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]現(xiàn)結(jié)合下列實(shí)施例更加具體地描述本發(fā)明，如無(wú)特殊說(shuō)明，所用試劑均為市售可獲得的產(chǎn)品，并未加進(jìn)一步提純使用。
[0024]實(shí)施例1核/殼厚度比例為6: 1的纖鋅礦MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒的合成
[0025]合成核/殼厚度比例為6:1的纖鋅礦MnSe/MnS核/殼異質(zhì)結(jié)構(gòu)納米棒是在希萊克(schlenk)系統(tǒng)中進(jìn)行，合成過(guò)程需要氮?dú)獗Ｗo(hù)，具體合成過(guò)程如下:將0.2mmol 二氧化砸與4ml油胺裝入三頸瓶中，攪拌并加熱至300°C，得到澄清的溶液，記為a溶液；將0.4mmol氯化錳與4ml油胺裝入另一個(gè)三頸瓶中，攪拌并加熱至100-150°C，直到得到無(wú)色透明溶液，將溶液降溫至室溫后，注入到a溶液中，在300°C反應(yīng)20分鐘，得到纖鋅礦MnSe納米棒原溶液。再將0.4mmol氯化錳與4ml油胺裝入另一個(gè)三頸瓶中，攪拌并加熱至100_150°C，直到得到無(wú)色透明溶液，升溫至300°C，記為b溶液。將0.4mmol硫代乙酰胺與4ml油胺裝入一個(gè)小瓶中，室