[发明专利]一种二维网状黑磷材料及其可控调节的制备方法

说明书

本发明公开了一种二维网状黑磷材料及其可控调节的制备方法，属于黑磷材料制备技术领域。该方法是将块体黑磷研磨并分散到N‑甲基吡咯烷酮中，然后置于真空条件下进行微波反应，通过调节反应时的微波功率，得到形貌、大小可控的黑磷网状结构。本发明首次在有机溶剂中不使用任何表面活性剂作为助剂通过对粉末黑磷进行液相剥离制备得到二维网状黑磷材料，所得二维网状黑磷材料尺寸较大，层数较少，稳定性较高，为催化、光电或生物医学等领域提供新的材料基体；本发明采用微波辅助的方法进行液相剥离，利用微波能量有效破坏黑磷层间的氢键和黑磷原子间的共价键，通过调节反应时的微波功率，可以得到形貌、大小可控的黑磷网状结构。

技术领域

本发明涉及黑磷材料制备技术领域，具体涉及一种二维网状黑磷材料及其可控调节的制备方法。

背景技术

黑磷是一种黑色，能导电，链接原子呈褶皱的片状材料。因为其带隙随层数可调谐特性，光谱范围涵盖了整个可见光到近红外区域，加之层状黑磷结构的高度各向异性，在场效应晶体管和红外线光电子技术上有极高的应用价值。另外，黑磷量子点在近红外强吸收和高光电转化能力，在太阳能电池、光伏器件等领域具有巨大应用潜力。

磷是生物体内必须元素，使其在生物医学领域的应用具有无可比拟的优势。目前片状黑磷和黑磷电子点已经得到研究者们的深入研究和广泛应用，但介于层状和电子点之间的网状黑磷结构还有待进一步的研究。为了获得结合层状和电子点黑磷的优异之处，被应用到催化、传感器、太阳能电池、光电器件或生物医学等领域的尺寸较大，稳定性较高的网状黑磷材料，本发明提供一种二维网状黑磷材料及其可控调节的制备方法。

发明内容

本发明的目的之一在于提供表面为网格状结构二维网状黑磷材料，具有尺寸大的特点，稳定性高，可以为黑磷在催化、传感器、太阳能电池、光电器件或生物医学等领域提供一种新的基体材料。同时本发明还提供了该二维网状黑磷材料的可控调节方法。

本发明提供了一种二维网状黑磷材料可控调节的制备方法，该方法是将块体黑磷研磨并分散到N-甲基吡咯烷酮中，然后置于真空条件下进行微波反应，通过调节反应时的微波功率，得到形貌、大小可控的黑磷网状结构。

较佳地，微波反应的微波功率为600-900W。

较佳地，在氮气环境下称取块体黑磷，将其研磨并分散到N-甲基吡咯烷酮中，密封得到浓度为3-6mg/mL浓度的黑磷粉末分散液；

将所得黑磷粉末分散液，在真空条件下微波反应10-30min，然后将溶液冷却至室温；

将所得到的溶液离心，收集上清液即得网状黑磷溶液；

所得网状黑磷溶液用无水乙醇清洗，离心，去除黑磷表面N-甲基吡咯烷酮溶液，得到网状黑磷的无水乙醇溶液；

所得网状黑磷的无水乙醇溶液放置在真空干燥箱中，烘干，得到网状黑磷粉末样品。

较佳地，离心转速为5000-9000r/min。

本发明的目的之二是提供一种上述制备方法制备得到的二维网状黑磷材料。

本发明的目的之三是提供一种上述二维网状黑磷材料作为基体材料在催化剂、传感器、太阳能电池、光电器件或生物医学领域中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明首次在有机溶剂中不使用任何表面活性剂作为助剂通过对粉末黑磷进行液相剥离制备得到二维网状黑磷材料，所得二维网状黑磷材料尺寸较大，层数较少，稳定性较高，为催化、光电或生物医学等领域提供新的材料基体。