锰掺杂硫化锌微球的液相制备方法技术

本发明专利技术属于半导体纳米材料制备技术领域，具体涉及一种锰掺杂硫化锌微球的液相制备方法，量取2-羟基乙胺和水配置成溶剂A，再称取锌源、锰源和硫源放入溶剂A中，搅拌溶解形成溶液B，随后在溶液B中加入结构诱导剂形成溶液C；将溶液C转移至Teflon内胆的反应釜中，密闭后置于烘箱内加热，自然冷却至室温，将产物分离，依次用蒸馏水和乙醇清洗，干燥后收集产物即得锰掺杂硫化锌微球。本发明专利技术用2-羟基乙胺和水作溶剂，乙二胺做结构诱导剂，通过调节乙二胺的加入量，在反应釜中一步合成锰掺杂硫化锌目标产物，掺杂容易、操作简单、成本低、易于工业化。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于半导体纳米材料制备
，具体涉及一种，量取2-羟基乙胺和水配置成溶剂A，再称取锌源、锰源和硫源放入溶剂A中，搅拌溶解形成溶液B，随后在溶液B中加入结构诱导剂形成溶液C；将溶液C转移至Teflon内胆的反应釜中，密闭后置于烘箱内加热，自然冷却至室温，将产物分离，依次用蒸馏水和乙醇清洗，干燥后收集产物即得锰掺杂硫化锌微球。本专利技术用2-羟基乙胺和水作溶剂，乙二胺做结构诱导剂，通过调节乙二胺的加入量，在反应釜中一步合成锰掺杂硫化锌目标产物，掺杂容易、操作简单、成本低、易于工业化。【专利说明】
本专利技术属于半导体纳米材料制备
，具体涉及一种。
技术介绍
半导体纳米材料以其独特的物理和化学性质成为目前材料领域的研究热点之一。ZnS，作为一种典型的Il-VI族半导体材料，具有带隙宽、导电性好等特点，被广泛应用于平板显示器、红外检测器、光致发光器件、红外窗口、太阳能电池、传感器、激光器和光催化等方面。此外，人们在大量实验研究的基础上发现，用适当元素对ZnS进行掺杂活化，能使ZnS半导体材料具有与其处于微观状态或宏观物块时完全不同的光学性能，具有巨大的应用潜力。特别是稀土金属或者过渡金属元素掺杂的ZnS晶体发光材料，有望在制造电子或者光电子纳米器件方面发挥重要作用。其中，锰掺杂硫化锌作为一种橙色发光材料，发光效率高、化学稳定性强，可以用于阴极射线、X射线和发光传感器等实际应用领域，受到了人们的广泛研究和重视。目前人们已采用脉冲激光沉积、热蒸发、分子束外延、微乳液、溶胶凝胶、化学气相沉积、模板等众多物理方法和化学方法制备出Mn掺杂ZnS纳米颗粒(Nag A, ChakrabortyS，Sarma D D.J.Am.Chem.Soc.2008，130，10605-10611.)、纳米棒(Biswas S，KarS，Chaudhuri S.J.Phys.Chem.B2005, 109, 17526-17530.)、纳米线(Brieler F J, GrundmannP, Froba M, et al.J.Am. Chem.Soc.2004, 126, 797-807.)、纳米带(Geng B Y, Zhang LD, Wang G Z, et al.Appl.Phys.Lett.2004，84，2157-2159.)等，常永勤等人在专利CN101254940A中采用化学气相沉积法制备出由纳米线和纳米带构成的Mn掺杂ZnS纳米结构材料产物。尽管通过上述合成路线已经制备了不同形貌的Mn掺杂ZnS纳米晶，但合成具有刺状的Mn掺杂ZnS微球还鲜有报道。此外大多数Mn掺杂ZnS纳米晶的合成方法，需要苛刻的反应条件，锰离子难掺杂，产物不易控制，不利于低成本规模化生产。因此，设计一种成本低，锰离子容易控制掺杂的ZnS微球的合成方法，仍然是我们所面临的一个挑战。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，锰离子容易掺杂，反应温和，原料廉价易得，产物容易控制。本专利技术所述的，步骤如下:(I)量取2-羟基乙胺和水配置成溶剂A，再称取锌源、锰源和硫源放入溶剂A中，搅拌溶解形成溶液B，随后在溶液B中加入结构诱导剂形成溶液C ；(2)将溶液C转移至Teflon内胆的反应釜中，密闭后置于烘箱内加热，自然冷却至室温，将产物分离，依次用蒸馏水和乙醇清洗，干燥后收集产物即得锰掺杂硫化锌微球。步骤(1)中所述的2-羟基乙胺和水的体积比为1:2 — 12:1。步骤(1)中所述的锌源为乙酸锌、硝酸锌或硫酸锌中的一种，锰源为乙酸锰、硝酸锰或硫酸锰中的一种，硫源为硫脲。步骤(1)中所述锌源在溶液C中的浓度为0.0125 - 0.lmol/L。步骤(1)中所述的锌源和硫源的摩尔比为1:1.5 — 1:3。步骤(1)中所述的锰源中Mn的掺杂质量为锌源和锰源总质量的0.1 一 IOat.%。步骤(1)中所述的结构诱导剂为乙二胺，结构诱导剂与2-羟基乙胺的体积比为1:1-1:36o步骤(1)中所述的搅拌时间为2 - 8分钟。步骤(2)中所述的加热温度为150 - 200°C，加热时间为12 — 30h。步骤(2)中所述的蒸馏水清洗次数为2 — 6次，乙醇清洗次数为2 — 6次。步骤(2)中所述的干燥温度为40 - 80°C，干燥时间为4 — 12h。本专利技术所述的，优选步骤如下:(I)量取2-羟基乙胺和水配制成体积比为1:2 — 12:1的溶剂A，称取乙酸锌和硫脲，其中乙酸锌与硫脲的摩尔比为1:1.5 — 1:3，按锰掺杂质量为锌源和锰源总质量的0.1 -1Oat.%称取乙酸锰，将此三种反应物加入溶剂A，搅拌2 — 8分钟溶解形成溶液B，量取乙二胺加入溶液B，搅拌均匀形成溶液C ；(2)将溶液C转移至Tef`lon反应釜内，密闭后置于烘箱中，在150 — 200°C条件下加热15 - 30h，然后自然冷却至室温；将反应冷却好的产物从反应釜中取出离心分离，先用蒸馏水洗涤2 - 6次，再用无水乙醇洗涤2 - 6次，最后放入干燥箱中，在40 - 80°C条件下，干燥4 - 12h，即得锰掺杂硫化锌微球。图1是Mn掺杂量为0.5%、1%、2%、3%、5%、8%的ZnS微球的光致发光谱图。由图1可知，锰的掺杂量可调，在锰的掺杂量为3%时，产物具有最强的橙色发光，锰离子是锰掺杂硫化锌刺球的主要发光元素。本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果:本专利技术用2-羟基乙胺和水作溶剂，乙二胺做结构诱导剂，通过调节乙二胺的加入量，在反应釜中一步合成锰掺杂硫化锌目标产物，掺杂容易、操作简单、成本低、易于工业化。【专利附图】【附图说明】图1是Mn掺杂量为0.5%、1%、2%、3%、5%、8%的ZnS微球的光致发光谱图。图2是实施例1产物的扫描电镜图。图3是实施例1产物的X射线衍射图。图4是实施例1产物的EDS能谱图。图5是实施例4产物的扫描电镜图。【具体实施方式】以下结合实施例对本专利技术做进一步描述。实施例1(I)量取IOml的2-羟基乙胺、20ml水配制成体积比为I:2的溶剂A，将0.5mmol乙酸锌，0.005mmol硝酸锰(掺杂量为1%)，0.75mmol硫脲加入到溶剂A，乙酸锌与硫脲的摩尔比为1:1.5，搅拌2分钟形成溶液B，随后在溶液B中加入IOml乙二胺搅拌均匀形成溶液C；(2)将溶液C转移至Teflon反应釜内，密闭后置于烘箱中，在200°C条件下加热12h，然后自然冷却至室温，先用蒸馏水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，80°C干燥4h，即得产物。由图2可知，产物是由纳米棒自组装而成的刺球构成，直径约2μπι。如图3所示，XRD测试表明产物具有六方结构，无MnS及其它杂质峰的出现，证明Mn2+掺杂到ZnS晶格中。如图4所示，EDS测试表明产物主要成份为Zn、Mn和S三种元素，从图1b光致发光谱图可以看出Mn掺杂ZnS在580nm处有一橙色发光峰，进一步表明Mn2+已掺杂到ZnS晶格内部。实施例2(I)量取15ml的2_羟基乙胺、15ml水配制成体积比为1:1的溶剂A，将4mmol乙酸锌，0.131mmol乙酸锰(掺杂量为3%)，8mmol硫脲加入到溶剂A，乙酸锌与硫脲的摩尔比为1:2，搅拌8分钟形成溶液B，随后在溶液B中加入IOml乙二胺搅拌本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王新娟，肖洋，
申请(专利权)人：王新娟，肖洋，
类型：发明
国别省市：