[发明专利]一种提高黑磷纳米片光热稳定性的方法

说明书

本发明公开了一种提高黑磷纳米片光热稳定性的方法，通过在黑磷纳米片表面包裹PLGA，形成黑磷/PLGA复合物。PLGA可以减少黑磷与空气和水的接触，从而提高其在水中的稳定性，保证黑磷纳米片的光热效果。本发明提供的提高黑磷纳米片光热稳定性的方法简单易实现且成本低廉，并且PLGA具有生物相容性良好和生物可降解性的特点，在提高黑磷纳米片光热稳定性的同时保证其生物安全性。

技术领域

本发明涉及黑磷纳米材料领域，尤其涉及一种提高黑磷纳米片光热稳定性的方法。

技术背景

原子级厚度的黑磷纳米片是二维材料的新成员，由于其独特的电子和光学特性和广泛的应用前景，吸引了越来越多的关注。作为一种非金属的层状半导体，黑磷的带隙可随着材料厚度的变化在0.3-2.0 V之间自由调节。这个带隙区间填补了石墨烯（零带隙）与过渡金属硫化物（另一种类二维材料）之间的带隙空白，使二维材料家族对应的光谱相应范围从可见光延伸到红外区域。这些特性表明，黑磷纳米片不仅在纳米级电子设备上大有前途，而且也适用于近和中红外区域光电应用。这些独特的结构和物理化学性质使其在肿瘤光热治疗和光动力学治疗方面也显示出良好的应用前景。

尽管黑磷拥有这些优越的性质，但阻碍黑磷进一步应用的一个根本性障碍是在空气和水中缺乏稳定性。已经证明，黑磷在正常环境条件下对氧气和水很敏感，致使其化学组分和物理性质发生变化，从而导致电子和光学性能的显著下降。长期暴露于潮湿的空气或水中的黑磷甚至可以完全被蚀刻掉。这对黑磷在柔性电子和光电子学中的应用造成了严重的限制，并且其在水中的不稳定性同样也限制了电化学和生物医学的潜在应用。因此，了解黑磷的降解机理并提高其稳定性至关重要。基于此，目前的文献报道中，增强黑磷纳米片稳定性的方法有以下三种：（1）使用干转印石墨烯和六方氮化硼到超薄黑磷纳米片表面。在钝化黑磷纳米片的同时保留其原先晶格并限制暴露在环境空气中的降解。（2）通过修饰共价芳基重氮来钝化并保护黑磷。该化学修饰方法自发形成磷-碳键，产生强可调P型掺杂，同时提高了场效应晶体管的移动性和开/关电流比。（3）从理论计算的角度给出了黑磷纳米片在环境中发生降解的完整机制，并提出了利用完全氧化的黑磷纳米片表面上的P-O-P键来固定表面P原子来作为保护层的设想。以上方法虽然都能够在一定程度上起到保护黑磷的效果，但是操作过程复杂，且未对钝化后黑磷纳米片的光热性能进一步研究。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于一种提高黑磷纳米片光热稳定性的方法。旨在解决现有黑磷纳米片不稳定且光热稳定性差的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种提高黑磷纳米片光热稳定性的方法，通过将黑磷纳米片添加到PLGA溶液中，通过乳化溶剂挥发法，制备黑磷/PLGA复合物，从而提高黑磷纳米片的光热稳定性。

所述PLGA溶液中，PLGA浓度为5～20 mg/mL，黑磷纳米片在PLGA溶液中的质量浓度为0.5～2.0 mg/mL。

所述的黑鳞纳米片的制备方法，包括如下步骤：

（1）将块状黑磷分散到含饱和NaOH的N-甲基吡咯烷酮溶液中，然后将混合物超声处理6～9 h，得到不同尺寸的黑磷纳米片混合溶液；

（2）采用不同离心力除去未剥落的块状黑磷和超小黑磷纳米片，最终得到尺寸大小约为200 nm左右的黑磷纳米片。

步骤（1）所述饱和NaOH的N-甲基吡咯烷酮溶液的制备过程为：

将过量NaOH溶解在N-甲基吡咯烷酮溶液中，在室温下搅拌20～30 min，过滤多余NaOH，得到饱和NaOH的N-甲基吡咯烷酮溶液。

步骤（1）所述的黑磷纳米片混合溶液的质量浓度为0.5～1.0 mg/mL。

步骤（2）所述不同离心力分别为3000 rpm和8000 rpm。