[发明专利]一种二维非层状CuGaSe2

说明书

本发明公开一种二维非层状CuGaSe₂多孔纳米材料及其制备方法和应用。该纳米材料的微观形貌为纳米级多孔片状结构，且该纳米材料的晶型为四方相。所述制备方法包括步骤：（1）将铜源溶于有机胺、油酸和十八烯构成的反应介质中，得A溶液。（2）将溶有硒源的十八烯溶液加入预热的所述A溶液中，得B溶液。（3）在所述B溶液进行溶剂热反应的过程中加入溶有镓源的油胺溶液，继续进行溶剂热反应，完成后分离出固体产物，即得二维非层状CuGaSe₂多孔纳米材料。相对于现有的纳米颗粒形态的CuGaSe₂，本发明方法制备的CuGaSe₂材料为高结晶度的二维非层状多孔纳米材料，具有优异的环境污染物降解能力。

技术领域

本发明属于功能纳米材料的制备技术领域，具体涉及一种二维非层状CuGaSe₂多孔纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息旨在增加对本发明总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

近年来，由于工业化和现代化的快速发展，环境污染问题对人类健康和生态系统构成了严重威胁，因此对环境污染进行修复迫在眉睫。在诸多环境污染物降解研究中，光催化技术被认为是最具有应用前景的技术之一，设计与开发新型高效光催化剂引起了国内外的广泛关注。

光催化材料的能带结构和形貌尺寸是影响光催化性能的重要因素。半导体材料的能带结构不仅决定了催化剂的氧化还原能力，而且还影响催化剂的光响应范围。CuGaSe₂纳米材料因其具有理想的禁带宽度、高的吸光系数和载流子迁移率作为太阳光吸收层而广泛应用于太阳能电池、光电探测器等研究领域，对其合成方法和结构-性能关系的探索成为目前研究的热点。

拓宽光谱响应范围和提高光生载流子分离效率是增强半导体光催化性能的有效途径。光催化反应主要发生在催化剂的表面，因而催化剂的形貌尺寸对催化性能有很大影响。通常，催化剂的比表面积越大，吸附性能越好；暴露活性位点越多，催化性能也越好。研究发现多孔二维材料兼具二维材料和孔状材料的优点，既能够提供更大的有效比表面积和丰富的活性位点，又能够加速催化反应过程中的传质和电子传输。

目前，大多数已报道合成的CuGaSe₂多以纳米颗粒的形貌为主，研究表明多孔二维纳米结构较纳米颗粒具有更强的光吸收能力，更多的催化活性位点等优点。然而，由于CuGaSe₂自身四方晶相的特点，常规合成方法难以实现CuGaSe₂多孔二维结构的可控制备。

发明内容

针对上述的问题，本发明提出一种二维非层状CuGaSe₂多孔纳米材料及其制备方法和应用。相对于现有的纳米颗粒形态的CuGaSe₂，本发明方法制备的CuGaSe₂材料为高结晶度的二维非层状多孔纳米材料，具有优异的环境污染物降解能力。为实现上述目的，本发明公开如下技术方案：

在本发明的第一方面，提供一种CuGaSe₂纳米材料，该纳米材料的微观形貌为纳米级多孔片状结构，且该纳米材料的晶型为四方相，即该纳米材料为二维非层状材料，上述特征的CuGaSe₂纳米材料以下称为：二维非层状CuGaSe₂多孔纳米材料。

进一步地，所述多孔片状结构的厚度大约在10~50nm之间。

进一步地，所述多孔片状结构的长度大约在0.2~1.5μm之间。

进一步地，所述多孔片状结构的孔径大约在2~80nm之间。

进一步地，另一种微观形态的CuGaSe₂多孔纳米材料为：若干片所述二维非层状CuGaSe₂多孔纳米材料自组装形成的多级结构材料。