一種利用紅外線照射進行納米碲化鉍粒度分級的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及納米碲化鉍粒度分級的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碲化鉍(Bi2Te3)是一種拓撲絕緣體。其內(nèi)部為存在能隙的絕緣態(tài)，表面是無能隙、自旋極化并呈線性色散關(guān)系的金屬態(tài)，這種奇特的物理性質(zhì)使其在低損耗自旋電子學(xué)器件以及量子計算機等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。Bi2Te3菱形層狀晶體結(jié)構(gòu)，空間點群為D53d(R3m)，每層是由五個原子共價鏈接而成。層與層之間以van der Waals作用形成晶體結(jié)構(gòu)。維度是決定材料性能的重要參數(shù)之一，二維拓撲絕緣體Bi2Tejg夠減少殘余體電導(dǎo)，提高表面效應(yīng)，通過抑制熱導(dǎo)率來提高熱電效應(yīng)。目前制備二維Bi2Te3的方法主要有分子束外延、機械剝離、化學(xué)溶液合成等方法。但是這些制備方法不僅設(shè)備昂貴，而且所得到的二維拓撲絕緣體尺寸不均一，表面形貌不易控制，產(chǎn)率低，使其在應(yīng)用方面得到限制。申請?zhí)枮?01410080171.X的中國專利公開了一種制備碲化鉍納米片的方法，該方法將碲化鉍和碳酸鋰在苯甲醇中劇烈攪拌后，水熱處理，然后離心分離，得到碲化鉍納米片，但是依然存在納米片尺寸不均一，尺度分散性大的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是要解決現(xiàn)有的制備的Bi2Te3納米片尺寸不均一、尺度分散性大的技術(shù)問題，而提供一種利用紅外線照射進行納米碲化鉍粒度分級的方法。
[0004]本發(fā)明的一種利用紅外線照射進行納米碲化鉍粒度分級的方法，按以下步驟進行:
[0005]一、在氮氣氣氛的手套箱中，將碲化鉍粉末加入到裝有正丁基鋰的正己烷溶液的容器中，使碲化鉍粉末浸泡到液體中，密封放置36?72小時后，將液體去除，將固體留在敞口容器中，在手套箱中繼續(xù)放置24?48h ；
[0006]二、將裝有碲化鉍的容器從手套箱中取出，加入水，攪拌或超聲處理，得到Bi2Te3懸浮液；
[0007]三、將Bi2Te3懸浮液透析至pH為7?7.5 ;
[0008]四、經(jīng)步驟三處理的8丨21^3懸浮液在紅外線照射燈下照射T pin，然后離心分離得到固相物I和液相物I，將固相物I干燥，得到一級Bi2Te3納米片；將液相物I在紅外線照射燈下照射T2= 1\+(15?25)min，然后離心分離得到固相物II和液相物II，將固相物II干燥，得到二級Bi2Te3納米片；再將液相物II在紅外線照射燈下照射T3= T2+ (15?25) min，然后離心分離得到固相物III和液相物III，將固相物III干燥，得到三級Bi2Te3納米片；類似的，得到四級、五級、......、Bi2Te3納米片，完成納米碲化秘粒度分級。
[0009]本發(fā)明將Bi2Te3粉末浸入正丁基鋰的正己烷溶液中，鋰離子在Bi2Te3*插層，當(dāng)鋰離子插層的扮21^3粉浸沒在蒸餾水中時，Bi 21^3層中的鋰離子與水接觸后產(chǎn)生的氣體逸出，形成單層Bi2Te3，在水中形成高度不透明的懸浮液。懸浮液經(jīng)不同時間的紅外線照射后，分離成不同大小的單層Bi2Te3片，Bi2Te3片尺寸均勻。利用本發(fā)明的方法可以方便、環(huán)保、便宜地分離出不同尺寸的二維Bi2Te3。這種粒度均勻的二維扮21^3可用于電子學(xué)器件中。
【附圖說明】
[0010]圖1是實施例1中分離出的一級單層Bi2Te3;
[0011]圖2是實施例1中分離出的二級單層Bi2Te3;
[0012]圖3是實施例1中分離出的三級單層Bi2Te3;
[0013]圖4是實施例1中分離出的四級單層Bi2Te3;
[0014]圖5是實施例1中分離出的單層Bi2Te3的粒徑隨紅外線照射燈照射時間的關(guān)系曲線。
【具體實施方式】
[0015]【具體實施方式】一:本實施方式的一種利用紅外線照射進行納米碲化鉍粒度分級的方法，按以下步驟進行:
[0016]一、在氮氣氣氛的手套箱中，將碲化鉍粉末加入到裝有正丁基鋰的正己烷溶液的容器中，使碲化鉍粉末浸泡到液體中，密封放置48?72小時后，將液體去除，將固體留在敞口容器中，在手套箱中繼續(xù)放置24?48h ；
[0017]二、將裝有碲化鉍的容器從手套箱中取出，加入水，攪拌或超聲處理，得到Bi2Te3懸浮液；
[0018]三、將Bi2Te3懸浮液透析至pH為7?7.5 ;
[0019]四、經(jīng)步驟三處理的8丨21^3懸浮液在紅外線照射燈下照射T pin，然后離心分離得到固相物I和液相物I，將固相物I干燥，得到一級Bi2Te3納米片；將液相物I在紅外線照射燈下照射T2= 1\+(15?25)min，然后離心分離得到固相物II和液相物II，將固相物II干燥，得到二級Bi2Te3納米片；再將液相物II在紅外線照射燈下照射T3= T2+ (15?25) min,然后離心分離得到固相物III和液相物III，將固相物III干燥，得到三級Bi2Te3納米片；類似的，得到四級、五級、......、Bi2Te3納米片，完成納米碲化秘粒度分級。
[0020]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是步驟一中的碲化鉍粉末浸泡到液體中，密封放置時間為60小時。其它與【具體實施方式】一相同。
[0021]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二不同的是步驟一中，將液體去除后將固體留在敞口容器中，在手套箱中繼續(xù)放置36h。其它與【具體實施方式】一或二相同。
[0022]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是步驟二中攪拌時間為10?40min。其它與【具體實施方式】一至三之一相同。
[0023]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同的是步驟二中超聲時間為5?40min。其它與【具體實施方式】一至四之一相同。超聲處理
[0024]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是步驟四中T1 =30?40。其它與【具體實施方式】一至五之一相同。
[0025]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同的是步驟二中攪拌的速率為100?1000轉(zhuǎn)/分，攪拌時間為I?6h ;其它與【具體實施方式】一至六之一相同。
[0026]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同的是步驟二中超聲處理的頻率為25?50kHz，超聲處理時間為5?30min。其它與【具體實施方式】一至六之一相同。
[0027]用以下的實施例驗證本發(fā)明的有益效果
[0028]實施例1:本實施例的一種利用紅外線照射進行納米碲化鉍粒度分級的方法，按以下步驟進行:
[0029]—、在氮氣氣氛的手套箱中，將碲化鉍粉末加入到裝有正丁基鋰的正己烷溶液的容器中，使碲化鉍粉末浸泡到液體中，密封放置72小時后，將液體去除，將固體留在敞口容器中，在手套箱中繼續(xù)放置24h;
[0030]二、將裝有碲化鉍的容器從手套箱中取出，加入水，攪拌30min，得到Bi2Te3懸浮液；
[0031]三、將Bi2Te3懸浮液透析至pH為7 ;
[0032]四、經(jīng)步驟三處理的8“1^懸浮液在紅外線照射燈下照射40min，然后離心分離得到固相物I和液相物I，將固相物I干燥，得到一級Bi2Te3納米片；將液相物I在紅外線照射燈下照射60min，然后離心分離得到固相物II和液相物II，將固相物II干燥，得到二級Bi2Te3納米片；再將液相物II在紅外線照射燈下照射80min，然后離心分離得到固相物III和液相物III，將固相物III干燥，得到三級Bi2Te3納米片；將液相物III在紅外線照射燈下照射lOOmin，然后離心分離得到固相物IV和液相物IV，將固相物IV干燥，得到四級Bi2Te3納米片；將液相物IV在紅外線照射燈下照射120min，然后離心分離得到固相物V和液相物V，將固相物V干燥，得到五級Bi2Te3納米片，完成納米碲化鉍粒度分級。
[0033]本實施例1中，一級Bi2Te3納米片的原子力顯微鏡照片如圖1所示；二級Bi2Te3m米片的原子力顯微鏡照片如圖2所示，三級Bi2Te3納米片的原子力顯微鏡照片如圖3所示，四級Bi2Te3納米片的原子力顯微鏡照片如圖4所示。從圖1?4的對比可以知道，隨著紅外線照射時間的增長，分離出的Bi2Te3納米片的尺寸越來越小。
[0034]圖5是實施例1中分離出的單層Bi2Te3的粒徑隨紅外線照射燈照射時間的關(guān)系曲線，從圖5也可以看出隨著紅外線照射時間的增長，分離出的Bi2Te3納米片的尺寸越來越小。
[0035]本實施例的方法，簡單，高效，成本低，得到了不同尺寸的單層Bi2Te3m米片。
【主權(quán)項】
1.一種利用紅外線照射進行納米碲化鉍粒度分級的方法，其特征在于該方法按以下步驟進行: 一、在氮氣氣氛的手套箱中，將碲化鉍粉末加入到裝有正丁基鋰的正己烷溶液的容器中，使碲化鉍粉末浸泡到液體中，密封放置48?72小時后，將液體去除，將固體留在敞口容器中，在手套箱中繼續(xù)放置24?48h ； 二、將裝有碲化鉍的容器從手套箱中取出，加入水，攪拌或超聲處理，得到Bi2Te3懸浮液； 三、將Bi2Te3懸浮液透析至pH為7?7.5 ; 四、經(jīng)步驟三處理的8丨21^3懸浮液在紅外線照射燈下照射Tpin，然后離心分離得到固相物I和液相物I，將固相物I干燥，得到一級Bi2Te3納米片；將液相物I在紅外線照射燈下照射T2= T !+(15?25)min，然后離心分離得到固相物II和液相物II，將固相物II干燥，得到二級Bi2Te3納米片；再將液相物II在紅外線照射燈下照射!^=!^^?25)min，然后離心分離得到固相物III和液相物III，將固相物III干燥，得到三級Bi2Te3納米片；類似的，得到四級、五級、……、Bi2Te3納米片，完成納米碲化鉍粒度分級。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用紅外線照射進行納米碲化鉍粒度分級的方法，其特征在于步驟一中的碲化鉍粉末浸泡到液體中，密封放置時間為60小時。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種利用紅外線照射進行納米碲化鉍粒度分級的方法，其特征在于步驟一中，將液體去除后將固體留在敞口容器中，在手套箱中繼續(xù)放置36h。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種利用紅外線照射進行納米碲化鉍粒度分級的方法，其特征在于步驟二中攪拌時間為10?40min。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種利用紅外線照射進行納米碲化鉍粒度分級的方法，其特征在于步驟二中超聲處理時間為5?40min。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種利用紅外線照射進行納米碲化鉍粒度分級的方法，其特征在于步驟四中T1= 30?40。
【專利摘要】一種利用紅外線照射進行納米碲化鉍粒度分級的方法，本發(fā)明涉及納米碲化鉍粒度分級的方法。它是要解決現(xiàn)有碲化鉍納米片的制備方法得到的Bi2Te3納米片尺寸不均一、尺度分散性大的技術(shù)問題。本方法：一、在氮氣氣氛中，將碲化鉍粉末加入到正丁基鋰的正己烷溶液中浸泡，然后去除液體，把碲化鉍在手套箱中靜置；二、向碲化鉍中加入水，攪拌或超聲處理，得到Bi2Te3懸浮液；三、透析；四、將Bi2Te3懸浮液在紅外線照射燈下照射，離心分離，再增加照射時間，再分離，得到不同粒度的Bi2Te3納米片，完成納米碲化鉍粒度分級。本方法方便、環(huán)保、便宜地分離出不同尺寸的二維Bi2Te3，而且粒度均勻可用于電子學(xué)器件中。
【IPC分類】C01B19/04, B82Y40/00
【公開號】CN104925762
【申請?zhí)枴緾N201510351247
【發(fā)明人】姜再興, 毛嬌, 董繼東, 王明強, 韋華偉, 方曉嬌, 劉麗, 黃玉東
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年6月24日