[发明专利]乙烯基修饰的锗化氢二维材料及其制备方法

说明书

本发明提供乙烯基修饰的锗化氢二维材料及其制备方法，高温熔炼法制备二锗化钙晶体，然后将二锗化钙晶体作为锗源分散于浓盐酸中，在室温下快速搅拌反应，得到锗化氢，将锗化氢与乙烯基氯化镁在惰性气氛中1.2‑2.4V电压下反应8‑24h后，得到乙烯基修饰的锗化氢二维材料。反应原料易得，过程简便，工艺简单，有机修饰后材料带隙得到调整，材料制备以及稳定性对比其他类石墨烯二维材料具有显著优势。

技术领域

本发明涉及二维锗化氢材料的电化学有机修饰，属于合成技术和有机修饰二维锗化氢材料制备技术领域，更具体地说涉及一种乙烯基修饰的锗化氢二维材料及其制备方法。

背景技术

二维材料理论上具有拥有高体征迁移率、大比表面积、优异的力学强度、高透光性、良好的催化性能、甚至具有狄拉克锥的线性色散关系等优异性能，具有超导、金属－绝缘体转变、量子相变等现象。二维材料的独特性质赋予其广阔的应用领域，其在柔性可穿戴显示屏、发光二极管、场效应晶体管、光电探测器、光学调制器、制备高效率、可再生的能源产生和收集装置等具体方向和在光学、电学和催化等领域具有令人期望的应用前景。

研究发现，对二维材料进行共价修饰不仅能有效提高材料本身的稳定性，并且能调节二维半导体材料的带隙大小。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种乙烯基修饰的锗化氢二维材料及其制备方法，该方法以制备得到的二维锗化氢材料，与格式试剂通过电化学反应，乙烯基取代部分氢原子从而得到有机修饰的二维材料。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

乙烯基修饰的锗化氢二维材料及其制备方法，按照下述步骤进行：

步骤1，在氩气保护下，将钙、锗以摩尔比为(1-2):(2-4)置于石英玻璃管内密封后，置于管式炉中以4-10℃/min的速度升温到900-1100℃并保温12-30h后，以0.01-0.5℃/min的速度缓慢降温2-5天到室温20-25℃后，得到二锗化钙；

步骤2，将步骤1制备得到的二锗化钙与过量浓盐酸混合后置于反应容器中，在-10℃～-40℃条件下搅拌处理7-10天，过滤、洗涤、干燥后得到锗化氢，干燥条件：室温20-25℃下真空干燥5-8h；

步骤3，将步骤2制备得到的锗化氢与乙烯基氯化镁在惰性气氛中1.2-2.4V电压下反应8-24h后，锗化氢与乙烯基氯化镁的摩尔比为(2-4):(1-2)，得到乙烯基修饰的锗化氢二维材料。

在步骤1中，钙、锗以摩尔比为1:2，置于管式炉中升温到950-1050℃并保温16-24h。

在步骤1中，以0.1-0.5℃/min的速度降温至840-880℃，再以0.01-0.03℃/min的速度降温至800-840℃，再以0.1-0.5℃/min的速度降温至700-750℃，最后以1℃/min的速度降至室温20-25℃。

在步骤2中，干燥条件：室温20-25℃下真空干燥5-7h。

在步骤2中，浓盐酸为质量百分数35—37％的氯化氢水溶液，相对于二锗化钙用量，浓盐酸的用量为过量，以使二锗化钙全部参与反应。

在步骤3中，锗化氢与乙烯基氯化镁的摩尔比为(2-4):1，锗化氢与乙烯基氯化镁在1.5-2.0V电压下反应10-20h。

在步骤3中，所述惰性气氛采用氩气。

本发明的有益效果为：材料的制备方法以及稳定性对比其他类石墨烯二维材料具有显著优势。反应原料易得，过程简便，工艺简单。与修饰前的产物比较，有机修饰后材料带隙增大，能够满足更多的技术需求，扩大其应用领域。

附图说明

图1是反应体系电流随反应时间变化曲线图；

图2是锗化氢有机修饰前后的XRD图；