一种四元锡硫属化合物及其制备方法和应用

本发明属于半导体材料，具体涉及一种四元锡硫属化合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、多元硫属化合物由于其拥有丰富的组成和多样的结构，使得其具有了多样的物理化学性能，如电学、光学和磁学性能等。因此，该类化合物在非线性光学、光催化、离子交换、光电化学电池等现代科学领域具有广泛的应用前景。多元硫属化合物的合成研究已经成为目前无机非化学合成的一个重要领域。

2、近几十年来，多元硫属化合物在合成上取得了很大的进展，大量的硫属化合物通过高温固相法、中温助熔法和低温溶剂法合成出来，极大的丰富了多元硫属化合物的研究领域。溶剂热法由于其具有合成产率高，工艺和设备简单，可操作性和可调变性好，反应条件温和，合成温度低等优点，被广泛应用于硫属化合物的晶体合成。

3、第14主族元素sn由于具有多样的配位方式和广泛的键长键角，能够与硫属离子(q＝s、se、te)配位形成snq4四面体、snq5三角双锥以及snq6八面体构型，这些构型通过一系列自缩合方式相互连接，形成多种多样的结构单元，这些结构单元通过硫属元素(q＝s、se、te)连接形成不同维度(一维、二维、三维)的结构类型。同时，锡硫属酸盐可与其他主族的过渡金属相结合，形成更多的阴离子层，进而通过不同的配位多面体结合构建出大量组成和结构新颖的多元锡硫属化合物。

4、近几年来，国内外学者采用溶剂热法合成了许多锡硫属化合物，如[mn(tren)]2sn2s6、[eu2(tepa)2(μ-oh)2(μ-sn2s6)](tepa)0.5·h2o、[la(dien)3]2[sn2s6]cl2等。sn由于其具有强的还原性，因此在复杂的合成条件下引入sn是较为困难的，且单一的元素组成也不利于其光电性能的灵活调控，限制了sn基硫属化合物的发展。使其充分发挥自身优异性能应用在现有科学领域，成为了相关研究关注的问题。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种四元锡硫属化合物及其制备方法和应用，用以解决sn元素难以引入的缺点，丰富锡基硫属化合物的化学结构。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明公开了一种四元锡硫属化合物，所述四元锡硫属化合物的化学分子式为na2cdsns3。

4、进一步地，所述na2cdsns3属于f222空间群的正交晶系，其晶胞参数为：α＝90.00°，β＝90.00°，γ＝90.00°，z＝2，dc＝2.916g/cm3。

5、进一步地，所述na2cdsns3具有[cdsns3]2-阴离子框架，na+作为平衡阳离子存在于通道中以补偿框架电荷。

6、本发明还公开了上述四元锡硫属化合物的制备方法，包括以下步骤：

7、将氢氧化钠、镉粉、硫化锡以及单质硫混合在溶剂中，进行水热反应，得到反应产物；

8、将反应产物洗涤后得到四元锡硫属化合物；

9、所述氢氧化钠、镉粉、硫化锡以及单质硫的摩尔比为(1～2)：(1～2)：(0.5～1)：(2～2.5)。

10、进一步地，所述溶剂为peg-400和三乙烯四胺混合组成。

11、进一步地，所述peg-400和三乙烯四胺的体积比为(1.0～2.0)：(0.5～1)。

12、进一步地，所述水热反应的温度为140～160℃，时间为6～10天。

13、进一步地，所述洗涤是采用蒸馏水和无水乙醇洗涤。

14、本发明还公开了上述四元锡硫属化合物的应用，所述四元锡硫属化合物作为光学材料。

15、进一步地，所述四元锡硫属化合物作为光学材料时，模拟太阳光下的光电流为0.2μa/cm2。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、本发明公开了一种四元锡硫属化合物，是一种含有过渡金属的新型硫酸盐，其结构中过渡金属cd与sn分别与s形成四面体配位，四面体sns4与四面体cds4通过边共享连接形成阴离子层，层与层之间同样通过四面体sns4与四面体cds4的边共享连接形成三维开放骨架，碱金属离子na+作为平衡阳离子来平衡化合物电荷。sn、cd金属原子都位于晶体学镜面上，其配位多面体，即ms4四面体在两个方向上呈镜像无序。本发明成功。

18、本发明还公开了上述四元锡硫属化合物的制备方法，该方法合成出来的材料具有良好的热稳定性和耐化学性，非水溶剂的选用，使得可选择原料范围大大夸大原料成本低，由于有机溶剂的低沸点，在同样的条件下，可以达到比水热合成更高的气压，有利于晶体的结晶。且其反应条件温和，原料成本低。

19、本发明还公开了四元锡硫属化合物作为光学材料的应用，采用本方法制备的四元锡硫属化合物光学材料，产率可达到～50％；根据相关实验结果证明，材料在模拟太阳光下的光电流为0.2μa/cm2，在光学方面具有潜在的应用价值。

技术特征：

1.一种四元锡硫属化合物，其特征在于，所述四元锡硫属化合物的化学分子式为na2cdsns3。

2.根据权利要求1所述的一种四元锡硫属化合物，其特征在于，所述na2cdsns3属于f222空间群的正交晶系，其晶胞参数为：α＝90.00°，β＝90.00°，γ＝90.00°，z＝2，dc＝2.916g/cm3。

3.根据权利要求2所述的一种四元锡硫属化合物，其特征在于，所述na2cdsns3具有[cdsns3]2-阴离子框架，na+作为平衡阳离子存在于通道中以补偿框架电荷。

4.权利要求1～3中任意一项所述的四元锡硫属化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的四元锡硫属化合物的制备方法，其特征在于，所述溶剂为peg-400和三乙烯四胺混合组成。

6.根据权利要求5所述的四元锡硫属化合物的制备方法，其特征在于，所述peg-400和三乙烯四胺的体积比为(1.0～2.0)：(0.5～1)。

7.根据权利要求4所述的四元锡硫属化合物的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为140～160℃，时间为6～10天。

8.根据权利要求4所述的四元锡硫属化合物的制备方法，其特征在于，所述洗涤是采用蒸馏水和无水乙醇洗涤。

9.权利要求1～3中任意一项所述的四元锡硫属化合物的应用，其特征在于，所述四元锡硫属化合物作为光学材料。

10.根据权利要求9所述的四元锡硫属化合物的应用，其特征在于，所述四元锡硫属化合物作为光学材料时，模拟太阳光下的光电流为0.2μa/cm2。

技术总结
本发明公开了一种四元锡硫属化合物及其制备方法和应用，属于半导体材料技术领域。本发明公开的新型四元锡硫属化合物，其结构中过渡金属Cd与Sn分别与S形成四面体配位，四面体SnS<subgt;4</subgt;与四面体CdS<subgt;4</subgt;通过边共享连接形成阴离子层，层与层之间同样通过四面体SnS<subgt;4</subgt;与四面体CdS<subgt;4</subgt;的边共享连接形成三维开放骨架，碱金属离子Na<supgt;+</supgt;作为平衡阳离子来平衡化合物电荷。Sn、Cd金属原子都位于晶体学镜面上，其配位多面体，即MS<subgt;4</subgt;四面体在两个方向上呈镜像无序。该化合物在作为光学材料时，在模拟太阳光下的光电流为0.2μA/cm<supgt;2</supgt;，在光学方面具有潜在的应用价值。

技术研发人员：刘畅,田雯静,张皓然,高笑笑,王子帆
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27