[发明专利]一种碘化亚铜二维材料、制备及其应用

说明书

本发明涉及一种碘化亚铜二维材料的制备方法，所述的碘化亚铜纳米片及其垂直异质结不仅丰富了新的二维材料及异质结的种类，而且也为发现新的电子、光电子器件设备提供了新的可能。这一方法包括以下步骤：将盛有碘化亚铜粉末的瓷舟放在管式炉的恒温区，用空的或长有硒化钨、硫化钨的Si/300nmSiO₂作为纳米片的生长基片，置于炉子下游的变温区以获得适当的晶体生长温度。用氩气作为载气，调节氩气的流量为10‑225sccm，设置恒温区温度为360‑470℃，恒温1‑40min即可获得碘化亚铜二维材料。硒化钨、硫化钨纳米片的制备方法与上述步骤相同。本发明制备的碘化亚铜纳米片厚度有1‑300nm，大小为1‑5μm，具有规则的三角形和六边形的形貌，结晶性好而且异质结制备方法简单。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，具体涉及一种制备碘化亚铜纳米片、碘化亚铜-二维材料垂直异质结的方法。

背景技术

石墨烯的发现引发了科学界对二维材料的研究热潮。近年来，人们研究的二维材料及异质结大多集中在氮化硼和过渡金属硫属化合物(TMDs)上。为了进一步探索其他新的二维材料，金属碘化物由于与TMDs有着相似的结构而逐渐受到关注。

碘化亚铜作为一种I-VII的碘化物材料，不仅丰富了二维材料的种类，而且也为发现新的电子学和光电学性能提供了新的机会。碘化亚铜具有α、β和γ三种晶相：当温度高于407℃时，碘化亚铜以立方结构(α-碘化亚铜)形式稳定存在，是一种以Cu+为主的混合导体；纤锌矿结构(β-碘化亚铜)则在369-407℃温度区间存在，也是一种离子导体；而当温度低于369℃时，则是以γ-碘化亚铜形式稳定存在，两种离子都为四面体配位，是一种P型半导体，具有良好的光学性质和电学性质。

由于其优异的性能，γ-碘化亚铜半导体具有广泛的应用。碘化亚铜作为一种良好的固体电解质，其在可见光范围内透明。碘化亚铜因合成成本低，使其在光染料敏化太阳能电池方面得到广泛应用。碘化亚铜可以代替昂贵的金属钯等元素，作为很多有机合成的重要催化剂，并取得高的有机转化率和产率。碘化亚铜为空穴收集体(即作为光阴极)来制备固态染料敏化光伏电池。碘化亚铜作为一种快的无机闪烁晶体，发光衰减时间仅为90皮秒。基于块体碘化亚铜的广泛应用，二维碘化亚铜及其异质结也具备巨大潜力。

尽管碘化亚铜纳米片具有如此大的潜能，但目前来说制备出多种厚度，形貌规则且结晶性好的碘化亚铜纳米片尚有待研究。现存的物理和化学方法所制备的碘化亚铜纳米材料大多为纳米颗粒、纳米棒和薄膜，只有少数聚合物或还原剂辅助的化学方法制备得到了碘化亚铜纳米片^[1，2]。现有的这些方法得到的纳米片大多数为截角的三角形和不规则的六边形，大小为100nm到几微米不等，厚度为60-90nm。但是这些方法均存在实验过程复杂、可控性差、产品较厚且形貌不规则等问题。异质结的制备方法较复杂，为其他范德华异质结的制备仅提供了参考^[3，4]。

参考文献

[1]Xu Y，Chen D，Jiao X，et al.PEG-assisted fabrication of single-crystalline CuI nanosheets：a general route to two-dimensional nanostructuredmaterials.The Journal ofPhysical Chemistry C，2007，111(1)：6-9.

[2]Zhang B，Xie A，Shen Y，et al.Morphogenesis of CuI Nanocrystals by aTSA-Assisted Photochemical Route：Synthesis，Optical Properties，and GrowthMechanism.European Journal of Inorganic Chemistry，2009，2009(10)：1376-1384.