阅读说明：本技术 四方平板状的(C6H5CH2CH2NH3)2MnCl4微纳单晶的合成方法 (Synthesis method of tetragonal flat plate-shaped (C 6 H 5 CH 2 CH 2 NH 3) 2 MnCl 4 micro-nano single crystal ) 是由 马德伟 于 2019-09-25 设计创作，主要内容包括：一种四方平板状的(C_6H_5CH_2CH_2NH_3)_2MnCl_4微纳单晶的溶液化学合成方法,包括以下步骤：(1)称取设定量的PbAc_2粉末,溶于水溶液中,然后采用滴涂法在玻璃或硅片衬底上制成PbAc_2预沉积薄膜；(2)称取设定量的C_6H_5CH_2CH_2NH_3Cl粉末,溶于异丙醇中,得C_6H_5CH_2CH_2NH_3Cl有机先驱体溶液；(3)待PbAc_2预沉积薄膜干燥后,将薄膜浸于C_6H_5CH_2CH_2NH_3Cl/异丙醇溶液中1小时以上取出,最终在衬底片上生成四方平板状的(C_6H_5CH_2CH_2NH_3)_2MnCl_4微纳单晶。本发明不需要真空、高温以及复杂昂贵的设备,反应在空气中、室温条件下即可进行,工艺简单,成本低廉。(A chemical synthesis method of a tetragonal flat plate-shaped (C 6 H 5 CH 2 CH 2 NH 3 ) 2 MnCl 4 micro-nano monocrystal solution comprises the following steps of (1) weighing a set amount of PbAc 2 powder, dissolving the PbAc 2 powder in an aqueous solution, preparing a PbAc 2 pre-deposited film on a glass or silicon wafer substrate by adopting a drop coating method, (2) weighing a set amount of C 6 H 5 CH 2 CH 2 NH 3 Cl powder, dissolving the C 6 H 5 CH 2 CH 2 NH 3 Cl organic precursor solution, soaking the film in a C 6 H 5 CH 2 CH 2 NH 3 Cl/isopropanol solution for more than 1 hour after the PbAc 2 pre-deposited film is dried, taking out, and finally generating the tetragonal flat plate-shaped (C 6 H 5 CH 2 CH 2 NH 3 ) 2 MnCl 4 micro-nano monocrystal on a substrate sheet without needing vacuum, high temperature and complicated reaction equipment, and low reaction cost and simple process at room temperature.)

四方平板状的(C6H5CH2CH2NH3)2MnCl4微纳单晶的合成方法

技术领域

本发明涉及纳米材料制备领域，具体涉及一种可用于微纳磁电、磁光器件的纳米晶体的液相合成方法。

背景技术

有机/无机钙钛矿材料由于在太阳能电池、发光二极管(LED)等光电器件上广阔的应用前景目前已成为全世界的研究热点。另外，钙钛矿结构作为多铁材料也引起了人们的广泛关注。例如，二维层状钙钛矿结构(RNH₃)₂MX₄(RNH₃＝有机链胺或芳香胺；M＝Cu²⁺,Cr²⁺,Fe²⁺,Mn²⁺；X＝Cl^-,Br^-)即是一类重要的准二维海森堡铁磁体材料。这类材料在温度、光、电磁场、机械力等驱动下会发生有机胺基团的再取向、[MX]₆八面体的倾斜等现象，从而诱发一系列的铁弹、铁电和铁磁相变。一方面，这种结构丰富了二维材料的电子性能，对于研究新奇的量子现象提供了材料基础。另一方面，这类材料作为磁电、磁光器件的备选材料，在数据通讯、信号处理和传感、可重写光学数据存贮等方面都具有很重要的应用前景。

(C₆H₅CH₂CH₂NH₃)₂MnCl₄属于正交晶系，空间群为P_bca，晶胞参数a＝7.2075,b＝7.3012,c＝39.413A°。它是一种二维反铁磁材料，在临界温度T_C＝44.3K以下，具有弱铁磁性。磁化率的变化依赖于不同的晶体学取向、外磁场以及磁化过程等。文献报道采用常用的缓慢蒸发法、过饱和溶液冷却法合成了(C₆H₅CH₂CH₂NH₃)₂MnCl₄块状晶体。与晶体材料比较，微纳晶体常常会表现出一些优异独特的性能，在未来小型化、集成化的磁电耦合器件以及基础物理研究中发挥重要的作用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种四方平板状的(C₆H₅CH₂CH₂NH₃)₂MnCl₄微纳单晶的溶液化学合成方法，不需要真空、高温以及复杂昂贵的设备，反应在空气中、室温条件下即可进行，工艺简单，成本低廉。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：

一种四方平板状的(C₆H₅CH₂CH₂NH₃)₂MnCl₄微纳单晶的溶液化学合成方法，以PbAc₂和C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl分别作为Pb和Cl的先驱体，并采用两步溶液化学合成，所述方法包括以下步骤：

(1)称取设定量的PbAc₂粉末，溶于水溶液中，然后采用滴涂法在玻璃或硅片衬底上制成PbAc₂预沉积薄膜；

(2)称取设定量的C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl粉末，溶于异丙醇中，得C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl有机先驱体溶液；

(3)待PbAc₂预沉积薄膜干燥后，将薄膜浸于C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl/异丙醇溶液中1小时以上取出，最终在衬底片上生成四方平板状的(C₆H₅CH₂CH₂NH₃)₂MnCl₄微纳单晶。

进一步，以醋酸铅作为Pb源，以C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl作为有机先驱体，以水作为醋酸铅的溶剂，以异丙醇作为C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl的溶剂。

再进一步，配制醋酸铅水溶液时，醋酸铅在水溶液中的浓度为50～150mg/mL。

更进一步，配制C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl溶液时，C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl/异丙醇的浓度为10～80mg/mL。

生成的四方平板状微纳单晶数量多、形貌可控、表面光滑、尺寸为1～30μm。

本发明的有益效果为：上述合成过程在空气中、室温条件下即可进行；本制备工艺简单、操作方便、成本低廉。因此，该方法提供了一种合成四方平板状的(C₆H₅CH₂CH₂NH₃)₂MnCl₄微纳单晶的重要方法。

附图说明

图1是本发明合成的(C₆H₅CH₂CH₂NH₃)₂MnCl₄的典型XRD图。

图2是本发明合成的(C₆H₅CH₂CH₂NH₃)₂MnCl₄的典型SEM图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1：

参照图1和图2，PbAc₂预沉积薄膜制备：称取100mg PbAc₂粉末，置于一盛有1ml水的小药瓶中，充分溶解。玻璃片置于酒精中，超声清洗15min后取出，用N₂吹干。滴PbAc₂先驱体溶液1～2滴于玻璃衬底上，并尽量涂抹均匀、50℃烘干，得PbAc₂预沉积薄膜。

C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl先驱体溶液配制：称取10mg C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl粉末，置于一盛有1ml异丙醇的小药瓶中，超声震动溶解，得C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl有机先驱体溶液。

四方平板状的(C₆H₅CH₂CH₂NH₃)₂MnCl₄微纳单晶的合成：将预沉积PbAc₂薄膜的玻璃片切成1mm²左右的小玻璃片，浸入盛有C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl先驱体溶液的小药瓶中。1小时后，取出玻璃片。用异丙醇溶液清洗玻璃片，以除掉未完全反应的先驱体溶液，并用N₂吹干，玻璃片上可以发现有四方平板状的(C₆H₅CH₂CH₂NH₃)₂MnCl₄微纳单晶生成。

实施例2：

PbAc₂预沉积薄膜制备：称取50mg PbAc₂粉末，置于一盛有1ml水的小药瓶中，充分溶解。玻璃片置于酒精中，超声清洗15min后取出，用N₂吹干。滴PbAc₂先驱体溶液1～2滴于玻璃衬底上，并尽量涂抹均匀、50℃烘干，得PbAc₂预沉积薄膜。

C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl先驱体溶液配制：称取20mg C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl粉末，置于一盛有1ml异丙醇的小药瓶中，超声震动溶解，得C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl有机先驱体溶液。

四方平板状的(C₆H₅CH₂CH₂NH₃)₂MnCl₄微纳单晶的合成：将预沉积PbAc₂薄膜的硅片切成1mm²左右的小硅片，浸入盛有C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl先驱体溶液的小药瓶中。3小时后，取出硅片。用异丙醇溶液清洗硅片，以除掉未完全反应的先驱体溶液，并用N₂吹干，硅衬底上可以发现有四方平板状的(C₆H₅CH₂CH₂NH₃)₂MnCl₄微纳单晶生成。

实施例3：

PbAc₂预沉积薄膜制备：称取150mg PbAc₂粉末，置于一盛有1ml水的小药瓶中，充分溶解。玻璃片置于酒精中，超声清洗15min后取出，用N₂吹干。滴PbAc₂先驱体溶液1～2滴于玻璃衬底上，并尽量涂抹均匀、50℃烘干，得PbAc₂预沉积薄膜。

C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl先驱体溶液配制：称取40mg C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl粉末，置于一盛有1ml异丙醇的小药瓶中，超声震动溶解，得C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl有机先驱体溶液。

四方平板状的(C₆H₅CH₂CH₂NH₃)₂MnCl₄微纳单晶的合成：将预沉积PbAc₂薄膜的玻璃片切成1mm²左右的小玻璃片，浸入盛有C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl先驱体溶液的小药瓶中。5小时后，取出玻璃片。用异丙醇溶液清洗玻璃片，以除掉未完全反应的先驱体溶液，并用N₂吹干，玻璃片上可以发现有四方平板状的(C₆H₅CH₂CH₂NH₃)₂MnCl₄微纳单晶生成。

实施例4：

PbAc₂预沉积薄膜制备：称取100mg PbAc₂粉末，置于一盛有1ml水的小药瓶中，充分溶解。玻璃片置于酒精中，超声清洗15min后取出，用N₂吹干。滴PbAc₂先驱体溶液1～2滴于玻璃衬底上，并尽量涂抹均匀、50℃烘干，得PbAc₂预沉积薄膜。

C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl先驱体溶液配制：称取30mg C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl粉末，置于一盛有1ml异丙醇的小药瓶中，超声震动溶解，得C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl有机先驱体溶液。

四方平板状的(C₆H₅CH₂CH₂NH₃)₂MnCl₄微纳单晶的合成：将预沉积PbAc₂薄膜的玻璃片切成1mm²左右的小玻璃片，浸入盛有C₆H₅CH₂CH₂NH₃Cl先驱体溶液的小药瓶中。10小时后，取出玻璃片。用异丙醇溶液清洗玻璃片，以除掉未完全反应的先驱体溶液，并用N₂吹干，玻璃片上可以发现有四方平板状的(C₆H₅CH₂CH₂NH₃)₂MnCl₄微纳单晶生成。

上面介绍了本发明的较优实施例，但需要知道本领域的行家在不离开本发明的创意和范围的情况下是可以对本发明做出一些修改和变化的，本发明理应包括所有这些修改和变化，只要它们是在本权利要求书所限定的范围内。