[发明专利]一种二维纳米材料的制备方法及二维纳米材料

说明书

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种二维纳米材料的制备方法及二维纳米材料。

背景技术

近年来二维纳米材料石墨烯和过渡金属硫族化合物如二硫化钼、二硫化钨等引起了广泛的关注，它们在电化学、记忆存储器件、太阳能电池、生物医学、聚合物纳米复合材料等众多领域具有广泛的应用前景。

目前制备二维纳米材料的方法主要有：氧化-还原法、液相超声法以及碱金属插层法。Stankovich等人采用水合肼对Hummers法制备的氧化石墨烯进行还原来制备化学还原石墨烯(Stankovich S,Dikin DA,Piner RD,Kohlhaas KA,et al.Carbon,2007,45,1558-1565)。Coleman等人采用与过渡金属硫族化合物表面能相匹配的有机溶剂对其进行超声处理来制备过渡金属硫族化合物纳米片层(Jonathan N.Coleman,Mustafa Lotya,Arlene O’Neill,et al.Science,2011,331,568-571)。Joensen等人采用丁基锂对硫化钼进行锂插层，之后将插层复合物在水中进行剥离来制备硫化钼纳米片层(Per Joensen,R.F.Frindt,S.Roy Morrison，Mater.Res.Bull.,1986,21,457–461)。类似地，Feng等人采用钠钾合金作为插层剂来制备过渡金属硫族化合物纳米片层(HB Feng,ZB Hu,XF Liu,Chem.Commun,2015,51,10961--10964)。现有技术制备过渡金属硫族化合物层状材料，大多需要在较高温度下通过长时间搅拌来获得碱金属插层复合物。

针对现有技术的上述缺陷，本领域技术人员致力于开发一种制备二维纳米材料的新方法，大幅提高制备效率。

发明内容

本发明实施例提供了一种二维纳米材料的制备方法及二维纳米材料，所述制备方法通过将层状本体材料放到液态钠钾合金溶液中，利用超声波振荡，从本体材料剥离薄层材料，再经过离心，从而获得二维纳米材料。本发明提供的制备方法反应温度低，反应时间短，制备效率高，具有流程简单，成本低廉，环境友好的优点。

第一方面，本发明实施例提供了一种二维纳米材料的制备方法，包括：

在惰性气体的保护下，将0.1～100重量份数的钠和0.1～100重量份数的钾进行混合并挤压，得到液态钠钾合金；

将液态钠钾合金加入至10～3000体积份数的乙二醇二甲醚溶液中进行超声处理，得到液态钠钾合金溶液；

将0.1～30重量份数的层状本体材料加入所述液态钠钾合金溶液中进行搅拌；

将搅拌后的溶液在500rpm～10000rpm条件下进行离心分离，得到一次上层清液和一次下层沉淀；

向离心分离后得到的一次下层沉淀加入1～1000重量份数的去离子水，在500rpm～10000rpm条件下进行离心分离，得到二次上层清液和二次下层沉淀，所述二次上层清液即为所述二维纳米材料的水溶液。

优选的，所述层状本体材料为石墨烯、二硫化钼或二硫化钨中的任意一种。

优选的，所述超声处理的超声功率为50W～800W，超声频率为10Hz～10000Hz，超声温度为10℃～85℃，超声时间为5分钟～10小时。

优选的，所述搅拌为机械搅拌或超声搅拌。

优选的，所述搅拌的时间为10分钟～15小时。

优选的，所述离心分离的离心时间为1分钟～10小时。

优选的，所述在惰性气体的保护下，将钠和钾进行混合并挤压具体为：

在惰性气体保护的史莱克瓶中，对钠、钾进行反复挤压。

进一步优选的，所述挤压为使用玻璃棒进行挤压。

优选的，所述钠的用量为0.05g，所述钾的用量为0.05g，所述层状本体材料的用量为60mg～1g,所述乙二醇二甲醚溶液的体积为10mL～200mL。

第二方面，一种使用上述第一方面所述方法制备的二维纳米材料。

本发明实施例提供的二维纳米材料的制备方法，通过将层状本体材料放到液态钠钾合金溶液中，利用超声波振荡，从本体材料剥离薄层材料，再经过离心，从而获得二维纳米材料，本发明提供的制备方法反应温度低，反应时间短，制备效率高，具有流程简单，成本低廉，环境友好的优点。

附图说明

下面通过附图和实施例，对本发明实施例的技术方案做进一步详细描述。

图1为本发明实施例1提供的一种二维纳米材料的制备方法流程图；