[发明专利]二维材料CaGeTe甲基化制备高性能材料的方法

说明书

本发明公开二维材料CaGeTe甲基化制备高性能材料的方法，在CVD管式炉中程序控温，烧结得到CaGeTe前驱体，依次用甲苯和乙醇多次冲洗，干燥后在三口烧瓶中加入磁力搅拌子，去离子水，乙腈，CaGeTe前驱体以及碘甲烷，保证转子持续转动，密封避光反应得到GeTe‑CH₃。分散于装有乙醇的小瓶中，以Teflon胶带密封瓶口，超声处理2h，避免浴缸和液体过热，水冷维持在20℃，离心分离即可得到二维层状半导体材料GeTe‑CH₃。相比于CaGeTe，甲基化后所得二维材料，光学带隙有明显提升，在光电器件、光催化等方面应用具有较大的潜在性。

技术领域

本发明属于二维功能材料技术领域，更加具体地说，具体涉及二维材料CaGeTe的有机功能化得到甲基化的GeTe-CH₃。

背景技术

具有类石墨烯结构的二维层状过渡金属硫属化合物-TMDCs，基于其优异的光吸收率，易于调控的光学带隙，在光探测器，场效应晶体管等方面应用广泛，受到学者们的关注。而与其结构相近的二维Ⅳ族金属硫属化合物-GIVMCs(金属主要包括Si、Ge、Sn，硫属主要包括O、S、Se、Te)，所展现的适合用于光催化的光学性能(如Shi等人计算发现单层SnSe对光吸收率可达38％)，优异的电学性能(如目前基于SnS₂制备的FET器件的载流子迁移率达到230cm2·V^-1·s^-1，开关比更是达到10⁶)，而且SnS、SnSe、GeSe等由于晶体结构的各向异性，导致其直接带隙和间接带隙间差异较小，在一定力学强度下可相互转变等等性能，都使得GIVMCs近年来受到广泛的研究。2018年，Zhang等人首次实验剥离得到层状GeTe材料，单层的GeTe更是具有1.93eV的光学带隙，而随后Qiao等人对GeTe的理论计算，单层具有2.35eV带隙也相对与实验吻合，均表明二维新型材料GeTe具有合适的带隙，值得对其光学性能和电学性能进行进一步研究，但由于GeTe难以功能化，需要针对其功能化提供有效手段。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供二维材料CaGeTe甲基化制备高性能材料的方法，从三元前驱体CaGeTe入手，用碘甲烷对其进行甲基化，以甲基取代Ca，得到二维材料GeTe-CH₃，即对CaGeTe进行甲基化，得到高性能二维材料。

二维材料CaGeTe甲基化制备高性能材料的方法，按照下述步骤进行：

步骤1，按照Ca、Ge、Te的摩尔比1：1：(1—1.2)称取三种金属Ca、Ge、Te并混合均匀，在300—400min内由室温20—25摄氏度匀速升温至1000—1200摄氏度保温1000—1500min后，再用时1000—1200min降温至800—900摄氏度，最后以0.1—0.5℃/min缓慢降至室温20—25摄氏度，得到CaGeTe前驱体；

在步骤1中，在称取三种金属时原则为三者等摩尔比，选择Te略过量，以保证反应物中无多余的Ca和Ge。

在步骤1中，选择CVD管式炉进行程序温控。

在步骤1中，在350—400min内由室温20—25摄氏度匀速升温至1050—1100摄氏度保温1200—1500min后，再用时1100—1200min降温至800—850摄氏度，最后以0.1—0.5℃/min缓慢降至室温20—25摄氏度。

在步骤1中，得到CaGeTe前驱体后，依次用甲苯和乙醇多次冲洗以除去多余的Te，进行干燥。

步骤2，在反应容器中加入去离子水、乙腈、CaGeTe前驱体和碘甲烷，密封后避光在室温20—25摄氏度且搅拌条件下进行反应，得到GeTe-CH₃。