本发明专利技术提供了一种四元硫属化合物Ba8Zn4Ga2S15及其制备方法与用途，所述四元硫属化合物的分子式为Ba8Zn4Ga2S15。所述四元硫属化合物Ba8Zn4Ga2S15为晶体，所述四元硫属化合物Ba8Zn4Ga2S15晶体的晶体结构属于单斜晶系，空间群为P2(1)/n(no.14)。所述四元硫属化合物Ba8Zn4Ga2S15晶体的晶胞参数分别为a＝13.328(2)，b＝9.0097(4)，c＝13.332(2)，α＝γ＝90°，β＝109.520(5)°，V＝1508.8(2)。测试表明，其能隙约为3.7eV。另外，所述化合物或其晶体还具有荧光性能，在波长为340nm的激发光下，化合物能够发射出波长为600nm的光，有望在白光照明中获得应用。
A quaternary chalcogenide Ba8Zn4Ga2S15 and its preparation method and Application
The invention provides a quaternary chalcogenide Ba8Zn4Ga2S15 and its preparation method and application. The molecular formula of the Quaternary chalcogenide is Ba8Zn4Ga2S15. The quaternary chalcogenide Ba8Zn4Ga2S15 is a crystal. The crystal structure of the Quaternary chalcogenide Ba8Zn4Ga2S15 crystal belongs to monoclinic system and the space group is P2(1)/n(no.14). The cell parameters of the Quaternary chalcogenide Ba8Zn4Ga2S15 crystal are a=13.328(2), b=9.0097(4), c=13.332(2), a=gamma=90 degrees, beta=109.520(5)degrees and V=1508.8(2), respectively. The test results show that the energy gap is about 3.7eV. In addition, the compound or its crystal also has fluorescence properties. Under excitation light of 340 nm, the compound can emit light of 600 nm, which is expected to be used in white light illumination.
【技术实现步骤摘要】
一种四元硫属化合物Ba8Zn4Ga2S15及其制备方法与用途
本专利技术涉及一种新型四元硫属化合物Ba8Zn4Ga2S15及其制备方法与用途，属于无机固体功能材料
技术介绍
功能材料是指在光、电、磁、热、化学或生化等作用下具有特定功能的一类材料。在功能材料的应用上，无机固体功能材料取得了巨大的进步，一直处于主导地位，已在许多装置中获得应用。其中，荧光材料是指能够在吸收光子或电磁波后重新辐射出光子或电磁波的材料。具体来说，当高能量短波长光线入射到某物质时，物质中的电子吸收能量从基态跃迁至高能级，由于电子在高能级不稳定，就会从高能级跃迁至低能级，从而释放出能量发出荧光。随着科技的发展，人们对荧光材料的研究越来越多，荧光材料的应用范围也越来越广。目前，除用作染料外，荧光材料还在涂料、有机颜料、光学增白剂、光氧化剂、化学及生化分析、防伪标记、药物示踪等领域具有广泛的应用。硫属化合物由于其结构丰富，性能多样，是潜在的新一代无机固体功能材料，在红外非线性光学、热电转换、荧光、光催化等领域得到广泛的应用。研究表明，包含d10过渡金属的硫属化合物往往具有令人瞩目的荧光性能，比如半导体化合物ZnS、CdS、ZnSe、CdSe在某些颗粒度可显示出较强且可调节的荧光性能。化合物K2Cd3(1-x)Mn3xS4(0≤x≤1)在室温下表现出较强的发光性能，并且微量Mn的引入导致了有趣的光致红移现象。更有趣的是，含d10过渡金属的硫属化合物的发射波长可随温度的变化而变化，即存在热致变色现象。例如，当温度从285K降低至9K时，化合物CdGa2Se4的发射波长由582nm变为712nm。此外，和有机配位聚合物相比，无机固体荧光材料虽然具有更稳定和更强烈的荧光效应，但其种类目前还是相对较少。因此，寻找或探索合成新型高效荧光材料是当前无机固体功能材料的研究热点之一。
技术实现思路
为了改善现有技术的不足，本文的目的是提供一种四元硫属化合物Ba8Zn4Ga2S15及其制备方法与用途。本文将Ba、Zn、Ga和S四种元素组合，通过高温固相合成方法成功设计合成出具有新颖一维链状结构的四元硫属化合物Ba8Zn4Ga2S15。荧光性质测量表明，该四元硫属化合物具有优良的荧光性质。本文提供如下技术方案：一种四元硫属化合物，其分子式为Ba8Zn4Ga2S15。其中，所述四元硫属化合物Ba8Zn4Ga2S15为纯相。其中，所述四元硫属化合物Ba8Zn4Ga2S15为晶体，所述四元硫属化合物Ba8Zn4Ga2S15晶体的晶体结构属于单斜晶系，空间群为P2(1)/n(no.14)。其中，所述四元硫属化合物Ba8Zn4Ga2S15晶体的晶胞参数分别为a＝13.328(2)，b＝9.0097(4)，c＝13.332(2)，α＝γ＝90°，β＝109.520(5)°，V＝1508.8(2)。其中，所述四元硫属化合物Ba8Zn4Ga2S15或其晶体为具有荧光性能的无机固体功能材料。其中，所述四元硫属化合物或其晶体在紫外光照射下能够发射红光，例如在波长为340nm的激发光照射下，能够发射出波长为600nm的光。其中，所述四元硫属化合物或其晶体的能隙约为3.7eV。其中，所述四元硫属化合物或其晶体具有一维链状结构。本文还提供了上述四元硫属化合物的制备方法，包括以下步骤：将原料硫化钡、硫化锌和硫化镓的混合物置于真空条件下，通过高温固相法制备得到所述四元硫属化合物。在本专利技术的一种实施方式中，所述制备方法包括以下步骤：将原料硫化钡、硫化锌和硫化镓的混合物置于真空条件下，经过20-80h(优选40-60h，例如50h)升温至800-1200℃(优选800-1000℃，例如850℃)，保温不少于30h(优选不少于90h，例如为100-150h)，然后经过30-150h(优选70-135h，还优选110-130h，例如120h)降至200-500℃(优选250-350℃，例如300℃)，得到所述四元硫属化合物。其中，将原料硫化钡、硫化锌和硫化镓的混合物置于石墨坩埚中进行高温固相反应。使用石墨坩埚的目的是防止反应物在高温下腐蚀石英管。其中，所述原料硫化钡、硫化锌和硫化镓的混合物是将原料硫化钡、硫化锌和硫化镓采用本领域技术人员已知的常规方法制备得到的。其中，所述真空条件为真空度达到10-2-10-4Pa数量级，例如达到10-3Pa数量级。其中，当温度降至200-500℃后，自然降至室温，例如为15-35℃。其中，将得到四元硫属化合物通过乙醇洗涤并烘干。其中，所述方法得到的四元硫属化合物为纯相。其中，所述方法得到的四元硫属化合物为晶体。其中，所述原料中硫化钡、硫化锌和硫化镓的摩尔比为8:4:1。本文还提供了上述四元硫属化合物的用途，其用于白光照明领域。本专利技术的有益效果：本文提供了一种具有新型一维链状结构的四元硫属化合物及其制备方法和用途，所述四元硫属化合物的分子式为Ba8Zn4Ga2S15。所述四元硫属化合物Ba8Zn4Ga2S15为晶体，所述四元硫属化合物Ba8Zn4Ga2S15晶体的晶体结构属于单斜晶系，空间群为P2(1)/n(no.14)。所述四元硫属化合物Ba8Zn4Ga2S15晶体的晶胞参数分别为a＝13.328(2)，b＝9.0097(4)，c＝13.332(2)，α＝γ＝90°，β＝109.520(5)°，V＝1508.8(2)。测试表明，其能隙约为3.7eV。另外，所述化合物或其晶体还具有荧光性能，即在紫外光照射下能够发射红光，例如在波长为340nm的激发光下，化合物能够发射出波长为600nm的光。附图说明图1是实施例1的Ba8Zn4Ga2S15的晶体结构示意图；图2是实施例1的Ba8Zn4Ga2S15的粉末X射线衍射图谱；图3是实施例1的Ba8Zn4Ga2S15的粉末实验能隙；图4是实施例1的Ba8Zn4Ga2S15的荧光光谱(a)和已知晶体Ba6Zn7Ga2S16的荧光光谱(b)。具体实施方式下文将结合具体实施例对本文的制备方法做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本文，而不应被解释为对本文保护范围的限制。凡基于本文上述内容所实现的技术均涵盖在本文旨在保护的范围内。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。其中，所述Ba6Zn7Ga2S16(又记为Ba18Zn21Ga6S48)，其具体性能以及制备方法参考中国专利文献CN107022793A中公开的相关内容。也可以参考期刊论文文献YanyanLi,PengfeiLiu,LimingWu.Ba6Zn7Ga2S16:AWideBandGapSulfidewithPhase-MatchableInfraredNLOProperties,ChemistryofMaterials.2017,29(12),5259-5266。实施例1将原料硫化钡(BaS)、硫化锌(ZnS)和硫化镓(Ga2S3)按摩尔比例为硫化钡:硫化锌:硫化镓＝8:4:1充分研磨混合均匀，称取总量0.5克，置于石墨坩埚中。将装有原料的石墨坩埚置于石英反应管中，真空抽至10-3Pa，并用氢氧火焰烧熔密封石英反应管。将密封好的石英反应管放入带有本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种四元硫属化合物，其分子式为Ba8Zn4Ga2S15。
【技术特征摘要】
1.一种四元硫属化合物，其分子式为Ba8Zn4Ga2S15。2.根据权利要求1所述的四元硫属化合物，其特征在于，所述四元硫属化合物Ba8Zn4Ga2S15为纯相。3.根据权利要求1所述的四元硫属化合物，其特征在于，所述四元硫属化合物Ba8Zn4Ga2S15为晶体，所述四元硫属化合物Ba8Zn4Ga2S15晶体的晶体结构属于单斜晶系，空间群为P2(1)/n。4.根据权利要求3所述的四元硫属化合物，其特征在于，所述四元硫属化合物Ba8Zn4Ga2S15晶体的晶胞参数分别为a＝13.328(2)，b＝9.0097(4)，c＝13.332(2)，α＝γ＝90°，β＝109.520(5)°，V＝1508.8(2)。5.根据权利要求1-4任一项所述的四元硫属化合物，其特征在于，所述四元硫属化合物Ba8Zn4Ga2S15或其晶体为具有荧光性能的无机固体功能材料。优选地，所述四元硫属化合物或其晶体在紫外光照射下能够发射红光；例如在波长为340nm的激发光照射下，能够发射出波长为600nm的光。优选地，所述四元硫属化合物或其晶体的能隙约为3.7eV。优选地，所述四元硫属化合物或其晶体具有一维链状结构。6.权利要求1-5任一项所述的四元硫属化合物的制备方法，包括以下步骤：将原料硫化钡、硫...
【专利技术属性】
技术研发人员：黎艳艳，林海峰，陈玲，吴立明，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37
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