一种半金属相二硫化锡的合成制备方法技术

本发明专利技术提供了一种半金属相二硫化锡的合成制备方法，首先用水热法合成半导体相的SnS

【技术实现步骤摘要】
一种半金属相二硫化锡的合成制备方法
本专利技术是关于纳米材料的，特别涉及一种二维过渡金属硫化物的合成制备方法。
技术介绍
众所周知，二维材料由于其独特的原子构型以及能带结构，已经引起众多科学家的关注。其中二维过渡金属硫化物根据原子构型的不同可以分为半导体相(稳定相)，半金属相(亚稳相)以及金属相(亚稳相)，例如MoS2，WS2。这些二维材料的亚稳相一般都是稳定相通过各种方法相转变后得到的。有趣的是，这些材料的亚稳相比它们的稳定相有更好的电子传输能力，也有着更好的物理或者化学性能。作为一种典型的二维过渡金属硫化物，SnS2的稳定相即半导体相已经被成功的应用在各种领域，尤其是在催化领域有着很好的催化效果。理论上，SnS2也有它的亚稳相(半金属相)，并且理论上已经预测出它的亚稳相比稳定相有着更好的电子传输能力。但是，由于合成亚稳相一直都是比较困难的，尤其是SnS2加热时很容易转变为SnS或Sn2S3，为合成SnS2的亚稳相又增加了困难。所以到目前为止，SnS2的亚稳相一直都没有被合成出来。我们也没有办法进一步的研究半金属相的SnS2的实际应用价值，物理化学性质等等。对半金属相的SnS2的研究也一直停留在理论研究阶段。由于研究半金属相的SnS2在上述多个领域中都具有非常重要的意义，但是到目前为止，还没有任何方法可以合成半金属相的SnS2的报道，所以开发出一种可以成功合成半金属相的SnS2的方法就显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的，是针对还没有任何方法可以合成半金属相SnS2的难题，成功开发出一种合成半金属相的SnS2的方法，也是首次得到了高纯度的半金属相SnS2。本专利技术通过如下技术方案予以实现。一种半金属相SnS2的合成制备方法，具有以下步骤：(1)将五水合氯化锡和硫脲与去离子水按2.1∶3.0∶70的质量比混合，磁力搅拌20～60分钟，形成均匀溶液；然后将溶液于180℃加热10～15小时，用乙醇或水洗涤制品3～5次，再于40℃～70℃真空干燥2～10小时,得到一种半导体相的SnS2；(2)将步骤(1)得到的半导体相的SnS2置于管式石英炉中，采用流速20～50sccm的含有5～20％氢气的氢氩混合气体通入石英管式炉中并保持气体流速恒定，随后以3～8℃/分钟的升温速度加热至200～300℃，保温5～8小时，自然冷却至室温，得到半金属相的SnS2。所述步骤(1)中的加热时间为10小时，真空干燥温度为50℃，真空干燥时间为8小时。所述步骤(2)的制品先放于磁舟或制品托内，再置于管式石英炉中。所述步骤(2)中的10％氢气的氢氩混合气，氢气的含量为10％，气体的纯度大于99％。通入气体的流速为30sccm。所述步骤(2)中的加热温度为200℃。升温速率为5℃/分钟，保温6小时。本专利技术提供了一种制备半金属相SnS2的简便方法。首先用合成的半导体相SnS2或商业SnS2作为前驱体，然后通入氢氩混合气，再通过低温煅烧即可得到半金属相的SnS2。在此之前，因为半金属相的SnS2一直以来都没有被合成出来，但是它又是非常重要的一种二维过渡金属硫化物，所以我们迫切的需要合成出半金属相的SnS2，用于各种领域，尤其是光电材料以及催化领域。我们在合成过程中发现，氢气起到了很关键的作用，没有氢气的话，半导体相的SnS2在加热时无法成功的转变为半金属相的SnS2。我们专利技术的方法可以快速量产出半金属相的SnS2，同时，我们的方法经济简便，易操作，安全性高，可以为工业生产以及科学研究提供新型的原材料。附图说明图1为实施例1中半导体相SnS2的XRD图谱；图2为实施例1中半导体相SnS2的荧光光谱图3为实施例1中半导体相SnS2的低倍形貌图；图4为实施例1中半导体相SnS2的EDSmapping；图5为实施例1中半导体相SnS2的原子结构示意图；图6为实施例1中半导体相SnS2的原子级分辨率的HAADF像；图7为实施例1中半金属相SnS2的XRD图谱；图8为实施例1中半金属相SnS2的荧光光谱；图9为实施例1中半金属相SnS2的低倍形貌图；图10为实施例1中半金属相SnS2的EDSmapping；图11为实施例1中半金属相SnS2的原子结构示意图；图12为实施例1中半金属相SnS2的原子级分辨率的HAADF像；图13为实施例2中半导体与半金属混合相SnS2的HAADF像；图14为对比例1所得的半导体相SnS2的HAADF像；图15为对比例2所得的半导体相SnS2的HAADF像。具体实施方式下面通过以下具体实施例来进一步说明本专利技术。实施例仅仅是示例性的，而非限制性的。实施例1制备半金属相SnS2的方法，具体步骤如下：(1)我们首先将2.1g五水合氯化锡和3.0g硫脲加入到70毫升去离子水中，磁力搅拌20分钟，形成均匀的溶液。然后将溶液转移到100毫升的不锈钢壳高压釜中，在180℃加热10小时。最后，用乙醇洗涤制品3次，并在50℃真空干燥8小时,得到一种半导体相的SnS2(即SnS2的稳定相)。如图1所示，XRD图谱很好的和晶体SnS2匹配上，证明我们合成的制品结晶性很好。同时，图2为半导体相的SnS2的荧光光谱，也可以说明半导体相的SnS2被成功的合成出来了，图3为所得的半导体相的SnS2的低倍形貌图，可以看出我们合成的制品大小很均匀。图4为半导体相SnS2的形貌图和由它得到的EDSmapping图(能谱仪得到的面扫图)，可以进一步的说明制品中确实存在Sn和S两种元素，并且可以看出Sn和S两种元素在该材料中的分布很均匀。图5是半导体相SnS2的原子结构示意图。图6是半导体相SnS2通过扫描透射电镜(型号是FEITitanCubedThemisG2300)得到的一个微观区域的原子分辨HAADF(high-angleannulardark-field、高角环形暗场)像、即原子分辨结构像。(2)将在所述步骤(1)得到的半导体相的SnS2取出100mg放入磁舟中,再将载有制品的磁舟置于管式石英炉中，用含有10％氢气的氢氩混合气(流速为30sccm，纯度大于99％)通入石英管式炉中并保持气体流速恒定。随后以5℃/分钟的速度加热至200℃，并在200℃下保持6小时。接下来自然冷却，即可得到半金属相的SnS2。图7所示的XRD图谱和图1所示的半导体相的SnS2几乎一样，这是因为半金属相和半导体相的SnS2的晶体对称性都是一样的，通过XRD是区分不出来的。同时，图8为半金属相的SnS2的荧光光谱，对比图2的半导体相的SnS2的荧光光谱可以发现，在594.7nm处的荧光主峰信号消失了。图9为所得的半金属相的SnS2的低倍形貌图，也可以看出我们合成的制品大小很均匀。图10为半金属相SnS2的形貌图和由它得到的EDSmapping图，也可以进一步的说明制品中确实存在Sn和S两种元素，并且可以看出Sn和S两种元素在该材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半金属相二硫化锡的合成制备方法，具有以下步骤：/n(1)将五水合氯化锡和硫脲与去离子水按2.1∶3.0∶70的质量比混合，磁力搅拌20～60分钟，形成均匀溶液；然后将溶液于180℃加热10～15小时，用乙醇或水洗涤制品3～5次，再于40℃～70℃真空干燥2～10小时,得到一种半导体相的SnS

【技术特征摘要】
1.一种半金属相二硫化锡的合成制备方法，具有以下步骤：
(1)将五水合氯化锡和硫脲与去离子水按2.1∶3.0∶70的质量比混合，磁力搅拌20～60分钟，形成均匀溶液；然后将溶液于180℃加热10～15小时，用乙醇或水洗涤制品3～5次，再于40℃～70℃真空干燥2～10小时,得到一种半导体相的SnS2。
(2)将步骤(1)得到的半导体相的SnS2置于管式石英炉中，采用流速20～50sccm的含有5～20％氢气的氢氩混合气体通入石英管式炉中并保持气体流速恒定，随后以3～8℃/分钟的升温速度加热至200～300℃，保温5～8小时，自然冷却至室温，得到半金属相的SnS2。


2.根据权利要求1所述的一种半金属相二硫化...

【专利技术属性】
技术研发人员：许杰，李超，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津;12