[发明专利]一种固相剥离制备高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片的方法

说明书

本发明涉及一种固相剥离制备高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片的方法，属于半导体材料技术领域。本发明在固相合成法制备B₃O₄Cl二维半导体材料中，加入稀土离子和Li⁺离子作为共同固相剥离剂；其中，稀土离子为稀土Er³⁺离子和/或Lu³⁺离子，稀土离子与B₃O₄Cl中Bi³⁺的摩尔比为1:(10~1000)，Li⁺离子与B₃O₄Cl中Bi³⁺的摩尔比为1:(4~100)；稀土Er³⁺离子、稀土Lu³⁺离子的加入形式为稀土氧化物、稀土硝酸盐、稀土氯化物、稀土氟化物或稀土溴化物；Li⁺离子的加入形式为碳酸锂，硝酸锂，氯化锂或氟化锂。本发明的固相剥离制备Bi₃O₄Cl纳米片的方法简单易行、原材料成本低；高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片可作为光催化材料、传感器材料等。

技术领域

本发明涉及一种固相剥离制备高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片的方法，属于半导体材料技术领域。

背景技术

以石墨烯为代表的二维材料具有非常优异的性质和广泛的用途。但是与石墨烯类似，在自然环境中，几乎所有的二维材料都是通过层间范德华力连接，构成具有类似三维结构的材料。因此把二维材料从层状材料中剥离出来，或者降低层状类材料的厚度得到高度分散的二维纳米片，可以把其材料的二维晶体结构的各向异性体现出来，表现出不同与三维材料的优异性质。

传统制备二维纳米片的方法主要采用超声物理剥离，水热合成，沉淀法等。超声物理剥离可以实现二维纳米片高效的剥离，但制备效率较低、产率低下，不适合工业应用；水热合成纳米片，产品厚度、形貌可控，但制备时间长、产率低，主要用于实验和科研，也不适合大规模应用。传统的沉淀法，制备方法简单，产量高，但是二维纳米片形貌不可控，产品结晶度较差。

发明内容

本发明针对现有Bi₃O₄Cl纳米片技术的不足，提供一种固相剥离制备高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片的方法，即综合利用稀土Er和Lu离子的层间电荷排除效应和Li⁺离子的插层效应，采用高温固相方法，可以直接得到分散的Bi₃O₄Cl纳米片。

一种固相剥离制备高分散稀土离子掺杂氯氧化铋二维纳米片的方法，固相合成法制备B₃O₄Cl二维半导体材料中，加入稀土离子和Li⁺离子作为共同固相剥离剂；其中，稀土离子为稀土Er³⁺离子和/或Lu³⁺离子，稀土离子与B₃O₄Cl中Bi³⁺的摩尔比为1:(10~1000)，Li⁺离子与B₃O₄Cl中Bi³⁺的摩尔比为1:(4~100)；稀土Er³⁺离子、稀土Lu³⁺离子的加入形式为稀土氧化物、稀土硝酸盐、稀土氯化物、稀土氟化物或稀土溴化物；Li⁺离子的加入形式为碳酸锂，硝酸锂，氯化锂或氟化锂；

所述固相合成法的具体步骤为：

（1）按照Bi离子、稀土离子与氯离子的摩尔比为(1-x):x:(1+y)的比例，其中x =0.003~0.3，y=0.05~0.5，将氧化铋、稀土氧化物、氯化铵混合均匀，然后置于温度为300~800℃条件下烧结1~6h，冷却至室温，用去离子水或乙醇洗去多余氯化铵，烘干后制得稀土掺杂的BiOCl； 其中稀土离子为稀土Er³⁺离子和/或Lu³⁺离子；