[发明专利]一种硫属化合物纳米片及其制备方法

说明书

本发明属于过渡金属硫属化合物的制备领域，具体涉及一种硫属化合物纳米片及其制备方法。所述硫属化合物纳米片的组成为CrGeX₃(X为Se、Te)，晶体结构为六方晶体结构。其制备方法为：将Cr源和X源混合，在惰性气体中经350‑400℃反应，通过高温有机液相法获得二元Cr₂X₃，在含有Cr₂X₃籽晶的母液中加入Ge源，通过阳离子置换法合成三元CrGeX₃纳米片。该方法制备CrGeX₃周期短、设备简单，适合批量生产。本发明公开CrGeTe₃的制备方法所得产物为六方晶体结构，其形貌为六边形纳米片，直径在1‑2.85μm，厚度在80‑130nm之间调控。

技术领域

本发明属于过渡金属硫属化合物的制备领域，具体涉及一种硫属化合物纳米片及其制备方法。

背景技术

由于过渡金属硫属化合物丰富的物理化学性质，使其在半导体、自旋电子学及催化等多个领域被应用，其中，二维过渡金属硫属化合物材料因其独特的光学与电学性质备受关注。相较比于其他维度的材料，二维材料具有独特的电子结构，极高的表面载流子浓度，良好的弹性性能以及极大的比表面积成为电子信息、催化、能量存储、超级电容器等领域的潜在应用材料，可有效实现器件的小型化、柔性化、透明化。但铁磁性的缺失严重阻碍了二维材料在低维自旋电子学器件中的应用。为推动其在自旋电子学器件中的应用，本征铁磁二维材料的探索势在必行。

CrGeTe₃分子是一种层状的过渡金属硫属化合物，带隙为0.7eV，在低于61K时表现出铁磁性。美国加利福尼亚大学伯克利分校X.Zhang等人证实二维CrGeTe₃纳米片具有本征铁磁性[Stern A,Gong C,Wang C,et al.Discovery ofintrinsic ferromagnetismintwo-dimensional van derwaals crystals.Nature,2017,546,265.]。

现有技术中，二维CrGeTe₃纳米片的制备方法为机械剥离法或助熔法，其中，机械剥离法为，从三维铁磁块材中采用机械剥离法得到二维CrGeTe₃纳米片，但机械剥离方法操作复杂，成功率较低；助熔法为，在石英管中以单质Cr粉、Ge片、Te片为原料采用助熔技术在1100℃反应超过20小时合成出CrGeTe₃单晶，但此方法需要超高温度以及很长的晶体生长周期[LiuY,Petrovic C.Critical behavior of quasi-two-dimensionalsemiconducting ferromagnet Cr₂Ge₂Te₆.Phys.Rev.B,2017,96,054406.]，不适于CrGeTe₃纳米片的批量生产。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的过渡金属硫属化合物CrGeTe₃制备过程中操作复杂，成功率低，反应条件苛刻以及反应时间长等缺陷缺陷，从而提供一种过渡金属硫属化合物纳米片及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种硫属化合物纳米片，所述硫属化合物纳米片的组成为CrGeX₃，所述X为Se或Te，所述晶体结构为六方晶体结构，所述CrGeTe₃纳米片为六边形结构。

进一步地，所述CrGeTe₃纳米片的直径为1-2.85μm，厚度为80-130nm。

一种上述的硫属化合物纳米片的制备方法，包括以下步骤：