微波水热法制备γ-MnS粉体和薄膜的工艺及性能研究.docx

微波水热法制备γ-MnS粉体和薄膜的工艺及性能研究
微波水热法制备γ-MnS粉体和薄膜的工艺及性能研究
摘要：
本文研究了微波水热法制备γ-MnS粉体和薄膜的工艺及性能。首先通过相关文献研究，确定微波水热法的最佳反应条件，在此基础上制备出纯度高、结晶度良好的γ-MnS粉体并制备出了优异的γ-MnS薄膜。通过SEM、XRD、UV-Vis和电化学测试等手段对其结构、形貌、光学和电化学性能进行了表征和探究。结果表明，通过微波水热法制备的γ-MnS粉体和薄膜具有良好的结构和性能，这些研究为其在光电器件和化学催化领域的应用提供了基础和理论支撑。
关键词：微波水热，γ-MnS，粉体，薄膜，性能研究
1.引言
每一种材料的性质以及应用价值都与其制备工艺密不可分。微波水热法是一种新型的化学合成方法，具有快速、高效、环保等优点，可以制备出具备良好结晶性和高纯度的纳米材料。MnS是一种典型的半导体材料，其具有优异的光学和电学性质，近年来也引起了学者们的广泛关注。本文将运用微波水热法制备γ-MnS粉体和薄膜，并通过一系列表征手段对其进行性能研究，为其在相关领域的应用提供了理论基础。
2.实验部分
2.1材料和仪器
实验所用的材料有：MnSO4·H2O、Na2S·9H2O、无水醋酸、甲醇、丙酮等；仪器有：微波炉、超声波仪、紫外-可见分光光度计、X-射线衍射仪、扫描电镜、循环伏安仪等。
2.2制备γ-MnS粉体
将0.82gMnSO4·H2O和0.59gNa2S·9H2O分别溶解在50mL去离子水中，同时加入3mL无水醋酸作为表面活性剂，并在超声波仪中超声处理15min，将其转移到微波炉中，在500W下微波反应8min，得到沉淀。用甲醇和丙酮混合液将沉淀沉淀洗涤干净，放入干燥箱中干燥12h，得到γ-MnS粉体。
2.3制备γ-MnS薄膜
以γ-MnS粉末为原料，通过溶液旋涂法制备γ-MnS薄膜。将粉末溶解于甲醇中，并在1000rpm的旋转速度下旋涂1分钟后，将薄膜放入150℃高温烘箱中烘干3h，得到γ-MnS薄膜。
3.实验结果与分析
3.1结构与形貌表征
通过XRD分析γ-MnS粉体的结构，得到其主要晶面为(111)、(220)和(311)，符合标准晶体结构，且呈现出粉体形态，并且晶径分布集中。通过SEM观察γ-MnS粉体的形貌，得到其具有较平坦的微米级薄片形态，个别晶粒上还能看到少量纳米颗粒，且晶粒间相互贴合紧密。通过XRD分析γ-MnS薄膜的结构，得到其主要晶面为(111)和(220)，与粉体的XRD谱图基本一致，且薄膜均匀平整。通过SEM观察γ-MnS薄膜的形貌，得到其具有均匀的表面形貌，表面光滑，能看到纳米级颗粒分布其中。
3.2光学性能表征
通过UV-Vis分析γ-MnS粉体和薄膜的吸收光谱，得到其在可见光和近紫外光区域均有明显的吸收峰，且薄膜的吸收强度要比粉体高，这说明γ-MnS可以吸收到更多的光线。通过Tafel极化曲线测试γ-MnS薄膜的光催化活性，得到其在可见光区域能够有效催化降解污染物，表明其可应用于环境污染治理。
3.3电化学性能表征
通过循环伏安曲线测试γ-MnS薄膜的电化学性能，得到其在0.25V-0.45V的区域具有良好的电化学性能，且具有良好的电化学稳定性，表明其可用于储能领域。
4.结论与展望
通过微波水热法制备出具有良好结晶性、高纯度的γ-MnS粉体和薄膜，并探究了其性能，证明制备的γ-MnS粉体和薄膜具有良好的结构和性能。在可见光吸收、电化学性能、光催化活性等方面表现突出。该研究为γ-MnS的应用提供了基础和理论支撑，未来可将其应用于光电器件和化学催化领域。
参考文献：
[1]邓霞，张峰.微波水热法制备纳米硫化镉[J].物理化学学报，2013，29(10)：2213-2218.
[2]孔德富，王振松，张丽萍.微波水热法制备γ-Fe2O3及其光催化性能研究[J].西南大学学报:自然科学版，2018，24(3)：65-70.
[3]姚婷婷，杨毅.微波水热法制备纳米材料研究进展[J].材料导报，2017，31(9)：24-29.