[发明专利]一种钝化黑磷纳米材料的方法

说明书

本发明公开了一种钝化黑磷纳米材料的方法，通过调节Zn(CH₃COO)₂与KOH和黑磷量子点的比例控制ZnO纳米晶与黑磷纳米材料复合结构的形貌，由于黑磷的导带位于ZnO导带下方，这种能带结构会使ZnO的电子自然的转移到黑磷中，黑磷中过量的电子能减缓黑磷的氧化，从而达到黑磷表面钝化的作用。本发明提供的钝化黑磷纳米材料的方法简单易实现且成本低廉，并且制得的ZnO纳米晶与黑磷纳米材料复合结构可以很大程度提高黑磷纳米材料稳定性。

技术领域

本发明涉及黑磷纳米材料领域，尤其涉及一种钝化黑磷纳米材料的方法。

背景技术

黑磷作为重要的范徳瓦尔斯二维材料，具有直接能带结构，且带隙可随层厚由0.3eV调节至2eV。黑磷材料在室温下，其载流子迁移率高达1000 cm²V^-1s^-1，在(光)电子器件应用方面具有一定的优势，可用于制作传感器、场效应晶体管、光电探测器、电容器等。黑磷还以其独特的面内各向异性结构，表现出独特的角度依赖的属性，如角度依赖电传导和偏振光学特性，开辟了黑磷应用的新道路。然而，暴露在环境中的黑磷会由于空气中存在的氧气、水蒸气以及环境中的光氧化而在表面形成气泡，快速降解生成磷酸（Bridgman, P.W.Two New Modifications of Phosphorus, Collected Experimental Papers; HarvardUniversity Press: Boston, 1964; p 712.），这将严重影响黑磷的制备和加工过程。因此，有效保护黑磷，尤其是对于黑磷纳米材料的保护是非常必要的。目前的文献报道中，增强黑磷稳定性的主要方法分为两种：（1）减少黑磷在空气中的暴露，如表面有机官能团修饰（Elisa Passaglia, ORCID logo, Francesca Cicogna, ect. RSC.Adv.2016,26, 53777-53783）或无机包覆；（2）在黑磷表面形成P-C键或P-O-C键使黑磷表面钝化（Z. Sofer, J.Luxa, D. Bouša, D. Sedmidubský, ect. Angew. Chem. 10.1002）。现有的这两种方法虽然都能够在一定程度上起到钝化黑磷的效果，但是其实现过程均较复杂且成本较高。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种钝化黑磷纳米材料的方法，旨在解决现有钝化黑磷的方法过程复杂、且钝化效果较差、成本较高的问题。

本发明的技术方案如下：

一种钝化黑磷纳米材料的方法，其中，包括步骤：

A、将黑磷块体研磨后分散到N-甲基吡咯烷酮溶液中，超声处理5-8小时后，得到不同大小的黑磷混合溶液；

B、以预定梯度的离心力对所述黑磷混合溶液进行逐级离心处理，得到黑磷量子点胶体溶液；

C、在惰性气体氛围下，向所述黑磷量子点胶体溶液中加入Zn(CH₃COO)₂，并在50-70℃下水浴回流60-120min，得到醋酸盐前驱体溶液；

D、将预先制备好的KOH的N-甲基吡咯烷酮饱和溶液添加到所述醋酸盐前驱体溶液中，在50-60℃的条件下恒温反应120-210min，得到ZnO纳米晶与黑磷纳米材料复合结构的沉淀，从而实现黑磷纳米材料的钝化。

所述的钝化黑磷纳米材料的方法，其中，所述Zn(CH₃COO)₂与黑磷量子点的摩尔比为1:0.1-1:0.5。

所述的钝化黑磷纳米材料的方法，其中，所述KOH的N-甲基吡咯烷酮饱和溶液的制备过程为：