一种二维MnGa制造技术

本发明专利技术属于二维纳米材料领域，具体涉及一种二维MnGa

A two-dimensional MnGa2O4 nanoscale and its preparation method

The invention belongs to the field of two-dimensional nano materials, in particular to a two-dimensional MnGa2O4 nano chip and a preparation method thereof. Gallium nitrate and manganese chloride are dissolved in a mixed solution of water and ethylenediamine. The dissolved mixed solution is insulated at the reaction temperature. The products of the reaction are centrifuged, cleaned and dried at the end of the reaction. The prepared MnGa2O4 nanometers are six angles, with a length of 1~10 microns, a thickness of 1~50 nanometers, a homogeneous morphology, good crystallization, a larger specific surface area, and a great potential application value in the fields of flexible devices and antiferromagnetic fields. The two-dimensional MnGa2O4 nanosheet of the invention is a new two-dimensional material, which expands the two-dimensional material system, and its application fields and scopes. The preparation process of MnGa2O4 nanoscale prepared by the invention has the advantages of simple process, easy operation and good reproducibility, and can meet the industrial mass production well.

【技术实现步骤摘要】
一种二维MnGa2O4纳米片及其制备方法
本专利技术属于二维纳米材料领域，具体涉及一种二维MnGa2O4纳米片及其制备方法。
技术介绍
二维纳米材料是指电子仅可在两个非纳米尺度(1～100nm)维度上自由运动的材料，与块体材料相比，二维纳米材料表现出许多其所不具备的优异的力学、电学、光学甚至磁学性质。由于二维纳米材料厚度仅为几个原子/分子层厚，其这些性质可以通过掺杂，外加应力或外场，环境效应等方法实现广泛而有效的调控。此外，通过合理设计，二维纳米材料还可以制备无晶格失配的异质结材料，而柔性的二维纳米材料非常适合构建各种微纳器件。基于此，二维纳米材料引起了各国科研人员的极大兴趣，在世界范围内掀起了研究热潮。MnGa2O4为一种立方尖晶石结构，在33K(奈尔温度)时会发生顺磁—反铁磁转变。此外，MnGa2O4材料还具有发光性质，可用于搭建光学和光电器件。目前，MnGa2O4纳米材料的研究和报道极少，而二维MnGa2O4纳米片更是未见报道，本专利技术的二维MnGa2O4纳米片为首次合成。此外，虽然目前已有大量的二维材料制备方法被报道，如：机械剥离、化学气相沉积、分子束外延等。但是，其制备工艺复杂、设备昂贵、生长周期长，不利于产业化的大规模生产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结晶质量高、形貌均一、超大比表面积的二维MnGa2O4纳米片。本专利技术的目的还在于提供一种工艺简单、绿色环保、原材料廉价、产出率高、重复性好的MnGa2O4纳米片的制备方法。为实现本专利技术上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种二维MnGa2O4纳米片，二维MnGa2O4纳米片为六角片状，呈规则六边形；MnGa2O4纳米片厚度为1～50nm，MnGa2O4纳米片边长为1～10μm，MnGa2O4纳米片为单晶结构。所述的二维MnGa2O4纳米片的制备方法，该方法包括如下步骤：(1)称取二氯化锰MnCl2和硝酸镓Ga(NO3)3粉末，置于100ml的烧杯中；(2)将步骤(1)称取的粉末溶解于蒸馏水中，搅拌10～20min至粉末完全溶解；(3)量取乙二胺溶液置于100ml的聚四氟乙烯内胆中，将步骤(2)中的混合溶液转移至聚四氟乙烯内胆，与乙二胺混溶；(4)将步骤(3)中的聚四氟乙烯内胆放入不锈钢反应釜中，密闭反应釜；(5)将步骤(4)中的反应釜放入保温箱中，在反应温度下保温；(6)待温度降至室温，将产物取出，置于离心管中；(7)将离心管中的产物离心，倒去上清液，用酒精清洗离心管中的产物；(8)将步骤(7)中获得的产物置于干燥箱中，在80～120℃下干燥1～3h。步骤(1)中，二氯化锰和硝酸镓中Mn与Ga的原子比例为1:3～3:1，粉末总重量为0.15～1.50g。步骤(2)中，蒸馏水的体积为15～45ml。步骤(3)中，乙二胺的体积为15～45ml。步骤(5)中，反应温度为150～200℃，保温时间为3～36h。步骤(8)中，二维MnGa2O4纳米片产物为红褐色粉末。本专利技术具有如下的优点以及技术效果：1、本专利技术所制备的二维MnGa2O4纳米片，尺寸均匀，结晶良好，产出率高。2、本专利技术所用设备低廉，工艺简单，重复性好。3、本专利技术采用的原料低廉，易于获取，且原料纯度要求不高，生产成本低。4、本专利技术所制备的二维MnGa2O4纳米片大小、厚度可控，使用的设计性强。附图说明图1是实施例1制备二维MnGa2O4纳米片的扫描电子显微镜(SEM)图像。图2是实施例1制备二维MnGa2O4纳米片的(a)透射电子显微镜(TEM)图像、(b)高分辨透射电子显微镜(HRTEM)图像和(c)快速傅里叶转换(FFT)图。图3是实施例1制备二维MnGa2O4纳米片的能量色散X射线能谱(EDS)图，其中Si来自硅片，C来自未完全洗净的乙二胺。图4是实施例1制备二维MnGa2O4纳米片的(a)扫描透射电子显微镜(STEM)图像和(b)Mn元素、(c)Ga元素、(d)O元素的空间分布图。图5是实施例1制备二维MnGa2O4纳米片的光致发光(PL)谱图。图6是实施例1制备二维MnGa2O4纳米片的紫外可见漫反射(UV-vis)谱图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术进行进一步的描述。对于这些实施例的详细描述，应该理解为本领域的技术人员可以通过本专利技术来实践，并可以通过使用其它实施例，在不脱离所附权利要求书的精神和本专利技术范畴的情况下，对所示实例进行更改和/或改变。此外，虽然在一个实施例中公布了本专利技术的特定特征，但是这种特定特征可以与其他实施例的一个或多个特征相结合，实现本专利技术的功能。实施例1：本实施例中，二维MnGa2O4纳米片的制备方法，具体步骤如下：(1)按Mn:Ga原子比例为1:2，称取二氯化锰(MnCl2)和硝酸镓(Ga(NO3)3)粉末(粉末总重量为0.7g)，置于100ml的烧杯中；(2)将步骤(1)中称取的粉末溶解于30ml的蒸馏水中，搅拌15min至粉末完全溶解；(3)量取15ml乙二胺溶液置于100ml的聚四氟乙烯内胆中，将步骤(2)中的溶液转移至聚四氟乙烯内胆中进行混溶；(4)将步骤(3)的混合溶液放入不锈钢反应釜，密闭反应釜；(5)将步骤(4)的反应釜放入保温箱中，在180℃下保温12h；(6)待温度降至室温，将产物取出，置于离心管中；(7)将离心管中的产物离心，除去上清液，用酒精清洗离心产物；(8)重复步骤(7)三次；(9)将步骤(8)获得的产物置于干燥箱中，在100℃下干燥2h。采用SEM对本实施例的二维MnGa2O4纳米片的形貌进行观察，SEM观察结果如图1所示，本实施例的二维MnGa2O4纳米片呈规则的六角片状单晶结构，纳米片表面比较光滑，厚度为5纳米，边长为5微米。采用TEM和HRTEM、FFT对本实施例的二维MnGa2O4纳米片的晶体结构进行表征，结果如图2所示，本专利技术的二维MnGa2O4纳米片为具有尖晶石结构的立方相，结晶良好，无缺陷。采用EDS对本实施例的二维MnGa2O4纳米片的成分进行表征，结果如图3所示，本专利技术的二维MnGa2O4纳米片除Mn，Ga和O元素外，不含其它杂质元素(Si元素源自于测试用的硅片，C元素来自于未完全洗净的乙二胺)。采用STEM和元素分布对本实施例的二维MnGa2O4纳米片的成分进行分析，结果如图4所示，本专利技术的二维MnGa2O4纳米片其Mn，Ga和O元素均匀分布在纳米片中，无元素偏聚现象。采用PL光谱对本实施例的二维MnGa2O4纳米片的光致发光进行分析，结果如图5所示，本专利技术的二维MnGa2O4纳米片可在较宽的范围内发光，具有构建发光器件的潜力。采用UV-vis光谱对本实施例的二维MnGa2O4纳米片的漫反射进行分析，结果如图6所示，本专利技术的二维MnGa2O4纳米片在紫外光区甚至可见光区均有光吸收，对光的利用率高。实施例2：本实施例中，二维MnGa2O4纳米片的制备方法，具体步骤如下：(1)按Mn:Ga原子比例为1:1，称取二氯化锰(MnCl2)和硝酸镓(Ga(NO3)3)粉末(粉末总重量为0.93g)，置于100ml的烧杯中；(2)将步骤(1)中称取的粉末溶解于20ml的蒸馏水中，搅拌15min至粉末完全溶解；(3)量取40ml乙二胺溶液置于100ml的聚四氟乙烯内胆中，并将步骤(2)中的混合溶液转移聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二维MnGa2O4纳米片，其特征在于：二维MnGa2O4纳米片为六角片状，呈规则六边形；MnGa2O4纳米片厚度为1～50nm，MnGa2O4纳米片边长为1～10μm，MnGa2O4纳米片为单晶结构。

【技术特征摘要】
1.一种二维MnGa2O4纳米片，其特征在于：二维MnGa2O4纳米片为六角片状，呈规则六边形；MnGa2O4纳米片厚度为1～50nm，MnGa2O4纳米片边长为1～10μm，MnGa2O4纳米片为单晶结构。2.一种权利要求1所述的二维MnGa2O4纳米片的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)称取二氯化锰MnCl2和硝酸镓Ga(NO3)3粉末，置于100ml的烧杯中；(2)将步骤(1)称取的粉末溶解于蒸馏水中，搅拌10～20min至粉末完全溶解；(3)量取乙二胺溶液置于100ml的聚四氟乙烯内胆中，将步骤(2)中的混合溶液转移至聚四氟乙烯内胆，与乙二胺混溶；(4)将步骤(3)中的聚四氟乙烯内胆放入不锈钢反应釜中，密闭反应釜；(5)将步骤(4)中的反应釜放入保温箱中，在反应温度下保温；(6)待温度降至室温，将产物取出，置于离心管中；(7)将离心管中的产物离心，倒...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宝丹，杨文进，李晶，张兴来，姜辛，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21