一種片狀納米材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及片狀納米材料的制備領域，具體涉及一種片狀納米材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]石墨、MoS2、WS2、MoSe2、WSe2、BN等材料具有特殊的層狀晶體結構，當其尺寸為納米尺度時，特別是厚度為單原子層或數層時，其表現出與塊體材料不同的物理化學特性，已經被證明在修飾電極、儲能電池、太陽能電池、導電薄膜、復合涂層等領域有具有潛在的應用價值。困擾片狀納米大規模推廣應用的主要障礙是材料的大規模生產制備問題，經過十來年的快速發展，已經發展出了機械剝離法、化學氣相沉積法、外延生長法、電化學方法、電弧法、有機合成法等制備方法，但由于這些方法普遍生產成本過高，不適合大規模工業生產，我們在專利CN201410392616.8公開了一種采用鹽酸和硝酸混合液，通過超聲剝離方法制備片狀納米二硫化鉬的方法，該方法通過超聲過程中鹽酸和硝酸反應產生的(:12和NOCl氣體來促進二硫化鉬的剝離，但該方法制備得到的二硫化鉬，片狀納米二硫化鉬產率偏低，且對WS2，MoSe2、WSe2、BN和石墨的剝離效果較差。
【發明內容】
[0003]本發明提出了一種片狀納米材料的制備方法，將具有層狀晶體結構微粉材料分散在鹽酸和硝化物的混合液中，混合液中含有尺寸小的金屬離子，通過加熱超聲的方法對前述混合液進行處理，處理完畢后，采用離心分離或抽濾方法分離，再用去離子水清洗后，制得所述片狀納米材料。其中，所述片狀納米材料的厚度小于20納米。
[0004]其中，所述層狀晶體結構的微粉材料為MoS2、WS2、MoSe2、WSe2、BN、石墨。
[0005]其中，所述的硝化物為硝酸、硝酸鋰、硝酸鈉、硝酸鎂、硝酸鉀、硝酸銅、硝酸鋅、硝酸鐵、硝酸鈷、硝酸鉍中的一種或兩種以上。
[0006]其中，所述的鹽酸為25-37%質量百分比濃度的鹽酸。
[0007]其中，所述鹽酸與硝化物的摩爾比為1:6?6:1。
[0008]其中，所述鹽酸和硝化物混合液與微粉材料的質量比為10?100:1。
[0009]其中，所述加熱溫度為30?95°C ;超聲時間為10?120分鐘。
[0010]其中，所述片狀納米材料厚度小于20納米，極易分散于有機溶劑中。
[0011]本發明還提出了一種由所述方法制備得到的片狀納米材料，其厚度小于20納米，極易分散于有機溶劑中。
[0012]本發明制備片狀納米材料的制備方法，步驟包括:
[0013](I)混合溶液的制備
[0014]將鹽酸與硝化物按摩爾比1:6?6:1混合，分散均勻后，加入具有層狀晶體結構的微粉材料，讓微粉材料充分在鹽酸/硝化物混合液中充分浸潤。
[0015](2)加熱超聲液相剝離
[0016]將步驟I中制備的混合液放在超聲波發生器中，將水浴加熱至30?95°C，然后進行超聲，超聲時間為10至120分鐘，反應完畢后，產物采用過濾或者離心分離方法分離，并用去離子水進行清洗，最后將其收集并分散在醇類溶劑中。
[0017]本發明有益效果包括:本發明片狀納米材料的制備方法簡單、效率高、產率高，鹽酸與硝化物在超聲條件下，會發生反應生成Cljp NOCl氣體，同時金屬離子能夠進入晶體內部，在超聲的作用下，通過振動促進晶體剝離，制備得到的片狀納米材料厚度小于20納米，所需要的原料易得，適合大規模生產。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明實施例1制備得到的MoS2材料的AFM圖。
[0019]圖2為本發明實施例2制備得到的MoS2材料的AFM圖
[0020]圖3為本發明實施例3制備得到的MoS2材料的AFM圖。
[0021]圖4為本發明實施例4制備得到的WS2材料的AFM圖。
[0022]圖5為本發明實施例5制備得到的MoSe2材料的AFM圖。
[0023]圖6為本發明實施例6制備得到的BN材料的AFM圖。
[0024]圖7為本發明實施例7制備得到的石墨納米材料的AFM圖。
[0025]圖8為本發明實施例8制備得到的MoS2材料的AFM圖。
[0026]具體實施方法
[0027]結合以下具體實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的保護內容不局限于以下實施例。在不背離發明構思的精神和范圍下，本領域技術人員能夠想到的變化和優點都被包括在本發明中，并且以所附的權利要求書為保護范圍。實施本發明的過程、條件、試劑、實驗方法等，除以下專門提及的內容之外，均為本領域的普遍知識和公知常識，本發明沒有特別限制內容。
[0028]實施例1
[0029]將6.0克質量百分比濃度為37%的鹽酸加入到一個10ml的單口圓底燒瓶中，加入2.0克硝酸鋰，搖勻后，加入0.4克MoS2微粉材料，待MoS 2微粉完全浸潤后，在圓底燒瓶上裝上一支冷凝管，并在冷凝管上方套上一根塑料管，將塑料管的另一頭插到裝有水的廢氣收集瓶中，以收集反應過程中產生的廢氣。
[0030]將上述反應裝置放入超聲波發生器中，將水浴溫度升至45°C，然后進行超聲處理，待反應30分鐘后，加入30毫升水，將反應液進行稀釋，然后通過過濾并用水洗滌，制備得到0.26克片狀納米MoS2材料，經過AFM測試其厚度為2.8納米。如圖1所示。
[0031 ] 本實施例中的其它條件不變，當鹽酸與所述硝酸鋰的摩爾比為1:6?6:1時，也能達到同樣的技術效果。
[0032]實施例2
[0033]將6.0克質量百分比濃度為25%的鹽酸加入到一個10ml的單口圓底燒瓶中，依次加入2.0克硝酸和1.2克硝酸鈉，搖勻后，加入0.9克MoS2微粉材料，待MoS 2微粉完全浸潤后，在圓底燒瓶上裝上一支冷凝管，并在冷凝管上方套上一根塑料管，將塑料管的另一頭插到裝有水的廢氣收集瓶中，以收集反應過程中產生的廢氣。
[0034]將上述反應裝置放入超聲波發生器中，將水浴溫度升至90°C，然后進行超聲處理，待反應20分鐘后，加入30毫升水，將反應液進行稀釋，然后通過過濾并用水洗滌，制備得到片狀納米MoS2材料0.29克。經過AFM測試其厚度為3.8納米。如圖2所示。
[0035]本實施例中其它條件不變，在水浴溫度為95°C，然后進行超聲處理，反應lOmin，也能達到同樣的技術效果。
[0036]實施例3
[0037]將6.0克質量百分比濃度為37%的鹽酸加入到一個10ml的單口圓底燒瓶中，依次加入1.0克硝酸鎂和1.0克硝酸鉍，搖勻后，加入0.4克Mo