一種片狀納米材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及片狀納米材料的制備領域，具體涉及一種片狀納米材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]石墨、MoS2、WS2、MoSe2、WSe2、BN等材料具有特殊的層狀晶體結構，當其尺寸為納米尺度時，特別是厚度為單原子層或數(shù)層時，其表現(xiàn)出與塊體材料不同的物理化學特性，已經被證明在修飾電極、儲能電池、太陽能電池、導電薄膜、復合涂層等領域有具有潛在的應用價值。困擾片狀納米大規(guī)模推廣應用的主要障礙是材料的大規(guī)模生產制備問題，經過十來年的快速發(fā)展，已經發(fā)展出了機械剝離法、化學氣相沉積法、外延生長法、電化學方法、電弧法、有機合成法等制備方法，但由于這些方法普遍生產成本過高，不適合大規(guī)模工業(yè)生產，我們在專利CN201410392616.8公開了一種采用鹽酸和硝酸混合液，通過超聲剝離方法制備片狀納米二硫化鉬的方法，該方法通過超聲過程中鹽酸和硝酸反應產生的(:12和NOCl氣體來促進二硫化鉬的剝離，但該方法制備得到的二硫化鉬，片狀納米二硫化鉬產率偏低，且對WS2，MoSe2、WSe2、BN和石墨的剝離效果較差。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明提出了一種片狀納米材料的制備方法，將具有層狀晶體結構微粉材料分散在鹽酸和硝化物的混合液中，混合液中含有尺寸小的金屬離子，通過加熱超聲的方法對前述混合液進行處理，處理完畢后，采用離心分離或抽濾方法分離，再用去離子水清洗后，制得所述片狀納米材料。其中，所述片狀納米材料的厚度小于20納米。
[0004]其中，所述層狀晶體結構的微粉材料為MoS2、WS2、MoSe2、WSe2、BN、石墨。
[0005]其中，所述的硝化物為硝酸、硝酸鋰、硝酸鈉、硝酸鎂、硝酸鉀、硝酸銅、硝酸鋅、硝酸鐵、硝酸鈷、硝酸鉍中的一種或兩種以上。
[0006]其中，所述的鹽酸為25-37%質量百分比濃度的鹽酸。
[0007]其中，所述鹽酸與硝化物的摩爾比為1:6?6:1。
[0008]其中，所述鹽酸和硝化物混合液與微粉材料的質量比為10?100:1。
[0009]其中，所述加熱溫度為30?95°C ;超聲時間為10?120分鐘。
[0010]其中，所述片狀納米材料厚度小于20納米，極易分散于有機溶劑中。
[0011]本發(fā)明還提出了一種由所述方法制備得到的片狀納米材料，其厚度小于20納米，極易分散于有機溶劑中。
[0012]本發(fā)明制備片狀納米材料的制備方法，步驟包括:
[0013](I)混合溶液的制備
[0014]將鹽酸與硝化物按摩爾比1:6?6:1混合，分散均勻后，加入具有層狀晶體結構的微粉材料，讓微粉材料充分在鹽酸/硝化物混合液中充分浸潤。
[0015](2)加熱超聲液相剝離
[0016]將步驟I中制備的混合液放在超聲波發(fā)生器中，將水浴加熱至30?95°C，然后進行超聲，超聲時間為10至120分鐘，反應完畢后，產物采用過濾或者離心分離方法分離，并用去離子水進行清洗，最后將其收集并分散在醇類溶劑中。
[0017]本發(fā)明有益效果包括:本發(fā)明片狀納米材料的制備方法簡單、效率高、產率高，鹽酸與硝化物在超聲條件下，會發(fā)生反應生成Cljp NOCl氣體，同時金屬離子能夠進入晶體內部，在超聲的作用下，通過振動促進晶體剝離，制備得到的片狀納米材料厚度小于20納米，所需要的原料易得，適合大規(guī)模生產。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明實施例1制備得到的MoS2材料的AFM圖。
[0019]圖2為本發(fā)明實施例2制備得到的MoS2材料的AFM圖
[0020]圖3為本發(fā)明實施例3制備得到的MoS2材料的AFM圖。
[0021]圖4為本發(fā)明實施例4制備得到的WS2材料的AFM圖。
[0022]圖5為本發(fā)明實施例5制備得到的MoSe2材料的AFM圖。
[0023]圖6為本發(fā)明實施例6制備得到的BN材料的AFM圖。
[0024]圖7為本發(fā)明實施例7制備得到的石墨納米材料的AFM圖。
[0025]圖8為本發(fā)明實施例8制備得到的MoS2材料的AFM圖。
[0026]具體實施方法
[0027]結合以下具體實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，本發(fā)明的保護內容不局限于以下實施例。在不背離發(fā)明構思的精神和范圍下，本領域技術人員能夠想到的變化和優(yōu)點都被包括在本發(fā)明中，并且以所附的權利要求書為保護范圍。實施本發(fā)明的過程、條件、試劑、實驗方法等，除以下專門提及的內容之外，均為本領域的普遍知識和公知常識，本發(fā)明沒有特別限制內容。
[0028]實施例1
[0029]將6.0克質量百分比濃度為37%的鹽酸加入到一個10ml的單口圓底燒瓶中，加入2.0克硝酸鋰，搖勻后，加入0.4克MoS2微粉材料，待MoS 2微粉完全浸潤后，在圓底燒瓶上裝上一支冷凝管，并在冷凝管上方套上一根塑料管，將塑料管的另一頭插到裝有水的廢氣收集瓶中，以收集反應過程中產生的廢氣。
[0030]將上述反應裝置放入超聲波發(fā)生器中，將水浴溫度升至45°C，然后進行超聲處理，待反應30分鐘后，加入30毫升水，將反應液進行稀釋，然后通過過濾并用水洗滌，制備得到0.26克片狀納米MoS2材料，經過AFM測試其厚度為2.8納米。如圖1所示。
[0031 ] 本實施例中的其它條件不變，當鹽酸與所述硝酸鋰的摩爾比為1:6?6:1時，也能達到同樣的技術效果。
[0032]實施例2
[0033]將6.0克質量百分比濃度為25%的鹽酸加入到一個10ml的單口圓底燒瓶中，依次加入2.0克硝酸和1.2克硝酸鈉，搖勻后，加入0.9克MoS2微粉材料，待MoS 2微粉完全浸潤后，在圓底燒瓶上裝上一支冷凝管，并在冷凝管上方套上一根塑料管，將塑料管的另一頭插到裝有水的廢氣收集瓶中，以收集反應過程中產生的廢氣。
[0034]將上述反應裝置放入超聲波發(fā)生器中，將水浴溫度升至90°C，然后進行超聲處理，待反應20分鐘后，加入30毫升水，將反應液進行稀釋，然后通過過濾并用水洗滌，制備得到片狀納米MoS2材料0.29克。經過AFM測試其厚度為3.8納米。如圖2所示。
[0035]本實施例中其它條件不變，在水浴溫度為95°C，然后進行超聲處理，反應lOmin，也能達到同樣的技術效果。
[0036]實施例3
[0037]將6.0克質量百分比濃度為37%的鹽酸加入到一個10ml的單口圓底燒瓶中，依次加入1.0克硝酸鎂和1.0克硝酸鉍，搖勻后，加入0.4克Mo