[发明专利]一种过渡金属硫族化合物纳米点及其制备方法

说明书

本发明公开了一种过渡金属硫族化合物纳米点及其制备方法，采用高分子和无机盐作为二元助剂进行辅助球墨，包括：按质量比0.1‑200：0.1‑10：1称取高分子粉末、无机盐及过渡金属硫族化合物块体粉末，加入至干燥的球磨罐中，并与球磨球充分混合；将球墨罐置入球磨机中固定，采用球磨机将过渡金属硫族化合物块体粉末机剥离成过渡金属硫族化合物纳米点；球磨结束后，通过超纯水重复洗涤多次，直至将球墨剥离后的产物全部取出；对前述步骤的产物进行梯度离心，低速离心下将下层未剥离完全的材料丢弃，取上层溶液多次离心纯化去除多余的高分子和无机盐，获得的小尺寸纳米点产物被分散于超纯水中。该制备方法简单高效，产率高，产物价格低廉，尺寸均一。

技术领域

本发明属于纳米材料合成技术领域，具体地，涉及一种过渡金属硫族化合物纳米点及其制备方法。

背景技术

二维过渡金属硫族化合物纳米片（2D TMDC NSs）的性质不仅与其层数有关，还受到横向尺寸的影响。当TMDC纳米片的横向尺寸在10 nm以下时，又称TMDC纳米点（J. Am.Chem. Soc. 2016, 138, 13253），其电子运动在x-y平面内受到量子限域效应的影响，能表现出类似量子点的光电性质。正是基于TMDC纳米点的独特光电性质，使其在生物检测、活体成像、肿瘤治疗、能源催化等领域均展现出较高的应用价值(Chemical Society Reviews,2018, 10, 1039)。

当前的TMDC纳米点主要通过超声破碎、溶剂热等方法制备而来，产率较低，且制备过程产物易受污染，严重影响其性质研究与应用拓展。例如Zhang等人（AngewandteChemie-International Edition, 2015, 54, 5425）通过球磨和超声破碎结合的方式制备TMDC纳米点，首先利用球磨所带来的横向剪切力克服层与层之间的范德华力，使材料的厚度降低，接着利用超声破碎使得纳米片的横向尺寸进一步降低；该制备方法的通用性较好，但产率极低，步骤较为繁琐。Liu等人（RSC Advances, 2016, 6, 25605）采用热刻蚀法制备了MoS₂纳米点，在高温高压环境下，通过强碱对MoS₂的刻蚀与插层，纯化后可以得到平均尺寸5.5nm左右的MoS₂纳米点；该制备方法反应条件苛刻，处理步骤也较为繁琐，更重要地，产物易被碳化的有机溶剂污染。

中国专利（CN 108423642 A）公开了一种小尺寸二维过渡金属硫族化合物纳米片的制备方法，具有工艺简单、产量大等优点，但由于使用的高分子材料硬度较低，难以有效破碎TMDC纳米片，导致10 nm以下的TMDC纳米点的产率仍然较低（约10%）。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种过渡金属硫族化合物纳米点及其制备方法，该制备方法简单高效，产率高，符合环境友好的要求；由本发明制备方法制备的过渡金属硫族化合物纳米点，价格低廉，尺寸均一，适用于催化、光电及生物医学领域。

为实现以上目的，根据本发明的一个方面，提供了一种过渡金属硫族化合物纳米点的制备方法，采用高分子和无机盐作为二元助剂进行辅助球墨，包括如下步骤：

步骤S1，称重加料：按质量比0.1-200：0.1-10：1称取高分子粉末、无机盐及过渡金属硫族化合物块体粉末，加入至干燥的球磨罐中，并与球磨球充分混合；

步骤S2，球磨剥离：将步骤S1的球墨罐置入球磨机中固定，采用球磨机将过渡金属硫族化合物块体粉末机剥离成过渡金属硫族化合物纳米点；球磨结束后，通过超纯水重复洗涤多次，直至将球墨剥离后的产物全部取出；

步骤S3，离心提纯：对步骤S2的产物进行梯度离心，低速离心下将下层未剥离完全的材料丢弃，取上层溶液多次离心纯化去除多余的高分子和无机盐，获得的小尺寸纳米点产物被分散于超纯水中。