一种形貌可控合成MnS微米粉体的方法技术

一种形貌可控合成MnS微米粉体的方法，涉及功能能源材料技术领域。将四水合氯化锰和硫源溶解于水中搅拌均匀，将溶解好的溶液转移到聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜中，后置于恒温鼓风烘箱中进行反应，反应完全后经后处理得到MnS微米粉体；硫源为硫化钠、L‑半胱氨酸或者硫代硫酸钠。本发明专利技术通过溶剂法成功的获得了一种形貌可控合成MnS微米粉体。通过系列实验结果表明：在Na2S·9H2O作为硫源时，产物为片状八面体。在Na2S2O3·5H2O作为硫源时，产物为双棱锥八面体。在L‑C3H7NO2S作为硫源时，产物为小棒状。并且得到的产物颗粒大小均匀、分散性好和无团聚。

A method for the synthesis of MnS micron powders by morphologies

The invention relates to a method for controllable synthesis of MnS micron powder, which relates to the technical field of functional energy materials. Four hydrated manganese chloride and sulfur source were dissolved in water and stirred in water, and the dissolved solution was transferred to a high temperature and high pressure reactor with a polytetrafluoroethylene liner. The reaction was followed by a constant temperature blast oven. After the reaction, the MnS micron powder was obtained after the reaction. The sulfur source was sodium sulfide, L cysteine or sodium thiosulfate. The invention has successfully obtained a controllable morphology synthesis of MnS micron powder by solvent method. The results of a series of experiments show that when Na2S? 9H2O is used as sulfur source, the product is flaky eight surface. When Na2S2O3? 5H2O is used as sulfur source, the product is a double pyramid eight surface. When L C3H7NO2S is used as sulfur source, the product is small rod like. The particles obtained are uniform in size, good dispersion and no agglomeration.

【技术实现步骤摘要】
一种形貌可控合成MnS微米粉体的方法
本专利技术涉及功能能源材料
，具体是涉及一种形貌可控合成MnS微米粉体的方法。
技术介绍
硫化锰近年来应用在很多领域，硫化锰优越的电学性能使得其在太阳能电池材料中得到很好地利用。另外，硫化锰也可以应用在短波光电器件、陶瓷、添加剂材料、涂料工业、催化材料等工业领域；硫化锰的价值在这些领域得到最大化地利用。硫化锰有α-MnS，β-MnS，γ-MnS。其中α-MnS是绿色的，它是稳定态的八面体结构。β-MnS是粉色的闪锌矿结构，它是亚稳态的四面体。γ-MnS是粉红色的铅锌矿结构，它也是亚稳态四面体。硫化锰不同形态及不同形貌尺寸对其性能影响较大，然而控制硫化锰粉体的形貌、颗粒尺寸、形态是非常重要的。通过改变实验条件(改变硫源、改变温度)方法可以得到不同晶型、形貌、尺寸的硫化锰粉体。目前，关于合成硫化锰粉体的方法层出不穷，各个方法的合成的产物各不相同，各个方法的优缺点也不一样。例如郭培志副教授利用L-半胱氨酸辅助合成六角形γ-硫化锰粉体；陶锋副教授通过水热处理的方法，在氧化铝模板表面生成的硫化锰纳米线阵列上合成了六方相硫化锰花状球。此类合成方法相对简单，便于控制硫化锰的形貌尺寸，合成的硫化锰杂质少纯度高，另外此类合成方法相对绿色，对环境的污染少，符合当下环境友好发展原则。但是，目前针对不同形貌硫化锰粉体的可控合成，未见文献报道。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为提供一种工艺简单、成本低、适合工业化规模生产的形貌可控合成MnS微米粉体的方法。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：一种形貌可控合成MnS微米粉体的方法，采用溶剂热法，具体是将四水合氯化锰和硫源溶解于水中搅拌均匀，将溶解好的溶液转移到聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜中，后置于恒温鼓风烘箱中进行反应，反应完全后经后处理得到MnS微米粉体；硫源为硫化钠、L-半胱氨酸或者硫代硫酸钠。作为本专利技术的形貌可控合成MnS微米粉体的方法的优选技术方案，合成方法中，四水合氯化锰和硫源之间的摩尔比为1：2～8。硫源在混合溶液中的体积摩尔浓度为0.2～0.6mol/L。溶剂热法反应温度为140～200℃，反应时间为10～36h。后处理是将反应产物固液分离后分别使用无水乙醇及去离子水交替洗涤，然后置于恒温干燥箱中进行干燥，恒温干燥箱中干燥温度为20～60℃，干燥时间为3～10h。本专利技术通过溶剂法成功的获得了一种形貌可控合成MnS微米粉体。通过系列实验结果表明：在Na2S·9H2O作为硫源时，产物为片状八面体。在Na2S2O3·5H2O作为硫源时，产物为双棱锥八面体。在L-C3H7NO2S作为硫源时，产物为小棒状。并且得到的产物颗粒大小均匀、分散性好和无团聚。与现有技术相比，本专利技术还具有以下优点：1)、本专利技术实现了溶剂热法快速得到形貌可控的MnS微米粉体材料，为类似纳米材料的合成提供了一种新的途径。2)、本专利技术工艺简单，整个合成体系容易构建、操作简便、条件易控、成本低廉、产物组成易控、产物分布均匀、不易团聚、适合于大规模工业生产。3)、本专利技术是采用常规可溶性硫源作为反应物，在合成过程中不添加其它的辅助物质，产生的副产物少，对环境污染较小，是一种环保型合成工艺。4)、本专利技术合成的产物具有良好的生物相容性，能用在可再生能源材料等方面。附图说明以下结合实施例和附图对本专利技术的形貌可控合成MnS微米粉体的方法作出进一步的详述。图1是实施例1合成MnS粉体的XRD图(a)和外观图(b)。图2是实施例1合成MnS粉体的场发射扫描电镜(FE-SEM)图(a-b)、EDS图(c-e)。图3是实施例2合成MnS粉体的XRD图(a)和外观图(b)。图4是实施例2合成MnS粉体的场发射扫描电镜(FE-SEM)图。图5是实施例3合成MnS粉体的XRD图(a)和外观图(b)。图6是实施例3合成MnS粉体的场发射扫描电镜(FE-SEM)图。图7是实施例4合成MnS粉体的场发射扫描电镜(FE-SEM)图。具体实施方式实施例1(1)在室温下利用电子天平称量1mmol的MnCl2·4H2O，称量2mmol的Na2S·9H2O，将称量好的药品转入烧杯中，用量筒量取10mL去离子水加入烧杯中，放入磁子，将烧杯放在磁力搅拌器上搅拌20min。(2)将溶解好的溶液转移到聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜中，拧紧反应釜盖，将高温高压反应釜放入电热恒温鼓风干燥箱中加热，温度设定为200℃，加热时间为24h。(3)反应结束后，等反应釜冷却至室温后关闭电热恒温鼓风干燥箱的电源，再将反应釜从电热恒温鼓风干燥箱中取出。将反应产物转移到离心管中离心洗涤，用去离子水离心洗涤3次，利用无水乙醇离心洗涤3次。(4)将离心洗涤好的硫化锰粉体放在真空干燥箱中干燥，真空干燥箱温度设定为60℃，时间设定为6h。(5)将干燥后的硫化锰粉体转移到样品管中密封避光保存。图1a为实施例1合成MnS粉体的XRD图谱，测试角2θ为10-70°。图谱中在(111)、(200)、(220)、(311)和(222)处标出的衍射峰为单一的立方相α-MnS[空间群为Fm3m(225)]，无其他杂峰，因为测试时用的是无衍射峰的硅片作为基体。经计算产物的晶格常数a＝5.221nm，与JCPDS(No.65-2919)中的晶格常数a＝5.223nm相差很小，配位数Z＝4。由图可知，衍射峰的强度在发生了变化，在(200)处衍射峰强，在(220)处衍射峰强度较强，在(222)处衍射峰强度较弱，在(111)和(311)处衍射峰强度更弱，这表明了产物可有具有一定的取向。图1b为实施例1合成MnS粉体的外观图，产物呈现黑色。图2a-b为实施例1合成MnS粉体的FE-SEM图谱，由图可知产物为规则的八面体硫化锰粉体，其粒径大约为10μm。通过EDS测试后，由图2c-e可以看出产物中是有硫和锰两种元素组成，且分布均匀。样品中含有其他元素铜、铂等的存在，其中铜的含量较多是因为将硫化锰粉体放在铜片上测试的；元素铂的存在是测试喷金导致的。实施例2(1)在室温下利用电子天平称量1mmol的MnCl2·4H2O，称量4mmol的Na2S·9H2O，将称量好的药品转入烧杯中，用量筒量取8mL去离子水加入烧杯中，放入磁子，将烧杯放在磁力搅拌器上搅拌20min。(2)将溶解好的溶液转移到聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜中，拧紧反应釜盖，将高温高压反应釜放入电热恒温鼓风干燥箱中加热，温度设定为180℃，加热时间为10h。(3)反应结束后，等反应釜冷却至室温后关闭电热恒温鼓风干燥箱的电源，再将反应釜从电热恒温鼓风干燥箱中取出。将反应产物转移到离心管中离心洗涤，用去离子水离心洗涤3次，利用无水乙醇离心洗涤3次。(4)将离心洗涤好的硫化锰粉体放在真空干燥箱中干燥，真空干燥箱温度设定为50℃，时间设定为3h。(5)将干燥后的硫化锰粉体转移到样品管中密封避光保存。图3a为实施例2合成MnS粉体的XRD图谱，测试角2θ为10-70°。图谱中在(100)、(002)、(101)、(102)、(110)、(110)、(103)、(200)、(112)、(112)和(202)处标出的衍射峰指标出为单一六方晶系[P63mc(186)]γ-MnS，未标出的杂峰可能是基体玻璃的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形貌可控合成MnS微米粉体的方法，采用溶剂热法，其特征在于，将四水合氯化锰和硫源溶解于水中搅拌均匀，将溶解好的溶液转移到聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜中，后置于恒温鼓风烘箱中进行反应，反应完全后经后处理得到MnS微米粉体；硫源为硫化钠、L‑半胱氨酸或者硫代硫酸钠。

【技术特征摘要】
1.一种形貌可控合成MnS微米粉体的方法，采用溶剂热法，其特征在于，将四水合氯化锰和硫源溶解于水中搅拌均匀，将溶解好的溶液转移到聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜中，后置于恒温鼓风烘箱中进行反应，反应完全后经后处理得到MnS微米粉体；硫源为硫化钠、L-半胱氨酸或者硫代硫酸钠。2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，四水合氯化锰和硫源之间的摩尔比为1：2～8。3.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，硫源在混合溶液中的体积摩尔浓度为0.2～0.6mol/L。4.如权利要求1所述的合成方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢劲松，王玉，毛文涛，汪小玉，裴志苗，秦艳萍，
申请(专利权)人：合肥学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34