[发明专利]二维材料的剥离方法

说明书

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种二维材料的剥离方法。包括如下步骤：提供二维材料原始粉末和表面活性剂；将所述二维材料原始粉末和所述表面活性剂溶于极性溶剂中，得混合溶液；将所述混合溶液进行球磨处理后离心分离，得二维材料薄片。本发明的二维材料的剥离方法具有工艺简单、易操作的特点，其生产效率高，可大规模制备，有利于工业化生产，而且对环境环保无污染。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种二维材料的剥离方法。

背景技术

2004年，英国曼彻斯特大学物理学家Andre·Geim和Konstantin·Novoselov利用普通胶带成功从石墨中分离出单层石墨烯后，就迅速引起了全球科学家们的极大关注。二维材料具有独特的电学、光学性质和二维结构，在催化剂、固态润滑、纳米电子、光电和能量存储领域吸引了极大关注。

目前，二维材料的制备方法主要有以下几种：机械剥离法、化学气相沉积法(CVD法)、锂离子插层法和液相剥离法。(1)机械剥离法是将二维结构晶体材料剥离得到二维材料纳米片最简单的一种方法，其最大的优点就是制备工艺简单。机械剥离法制备的二维材料纳米片具有纯度高、晶体质量好和简单易得的优点，但是剥离过程中尺寸不易控制且重复性差，制备的产品产量极低。(2)化学气相沉积法是将含有构成薄膜元素的化合物或气体反应剂以及所需保护气体通入反应室，在基体表面上利用气相化学反应沉积固态薄膜的过程，是一种制备材料的气相生长方法。CVD法用于制备二维材料纳米片具有很大潜力，用此方法制备的二维晶体材料具有尺寸大小和厚度可控，电学性能优异等优点。但是CVD法难以精确地控制化学计量比，而且这种方法成本高，产量低。(3)锂离子插层法制备二维材料纳米片是在锂离子电池装置中，锂作为电池的阳极，二维晶体作为阴极，在放电过程中将锂离子嵌入二维材料层并形成嵌锂化合物，嵌锂化合物在水或乙醇溶剂中剧烈反应产生大量氢气增大层间距，最终剥离得到单层、少层的MoS₂。(4)液相剥离法一般是通过将大块二维晶体材料和适当的溶剂如乙醇、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合并超声处理，超声处理使二维材料的层间范德华力断开，溶剂和二维材料的相容的表面能使剥脱的片层在溶剂中能够均匀分散。液相剥离法能大规模的制备MoS2纳米片的分散液，操作方法简单，但是，往往需要很长的时间超声处理，而且超声过程中往往用到有机溶剂如N-甲基吡咯烷酮(NMP)，有机溶剂价格昂贵，而且往往有毒性，在处理时需要特别注意。

因此，总的来说，现有技术制备二维材料存在诸多不足。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种二维材料的剥离方法，旨在解决现有前现有二维材料的制备技术存在效率低、产量小、高成本和环境污染的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种二维材料的剥离方法，包括如下步骤：

提供二维材料原始粉末和表面活性剂；

将所述二维材料原始粉末和所述表面活性剂溶于极性溶剂中，得混合溶液；

将所述混合溶液进行球磨处理后离心分离，得二维材料薄片。

本发明提供的二维材料的剥离方法，属于二维材料的液相剥离方法，即二维材料原始粉末在表面活性剂的辅助下，在液相中通过球磨工艺处理，并采用离心分离的方式将二维材料薄片和未剥脱的大块二维材料分离。本发明的二维材料的剥离方法具有工艺简单、易操作的特点，其生产效率高，可大规模制备，有利于工业化生产，而且对环境环保无污染。

附图说明

图1为本发明实施例1中的二硫化钼二维材料剥离原理图；

图2为本发明实施例1中获得的二硫化钼二维材料的透射电子显微图像；

图3为本发明实施例1中获得的二硫化钼二维材料的高倍透射电子显微图像；