[发明专利]一种超薄单晶Zn3

说明书

本发明公开了一种超薄单晶Zn₃(OH)₄(NO₃)₂结构的羟基硝酸锌纳米片及其制备方法，该羟基硝酸锌纳米片制备方法如下以六水合硝酸锌Zn(NO₃)₂·6H₂O为前驱物，通过改进的预混火焰合成方法，利用载气将前驱物带入火焰区，经火焰区的温度梯度后在水冷固相接收板表面沉积，制得所述的Zn₃(OH)₄(NO₃)₂结构的羟基硝酸锌纳米片的2D材料。本发明的羟基硝酸锌纳米片的制备方法克服了复杂的化学合成方法中产物形貌不均，杂质相过多，实验操作复杂，条件苛刻等不利因素，同时首次合成了超薄纳米级羟基硝酸锌类物质，获得性能优异的Zn₃(OH)₄(NO₃)₂纳米片。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种超薄单晶Zn₃(OH)₄(NO₃)₂结构的羟基硝酸锌纳米片及其制备方法。

背景技术

羟基硝酸锌(ZHNs)是一类具有带正电荷层和可交换层间阴离子的无机化合物，主要由二维构建单元通过弱作用力连接而成^[1]，硝酸盐基团的插入导致层间距离的增加，这种结构也可以认为是一种类似水镁石的氢氧化物层和夹层阴离子的交替结构^[2]，从而导致了其在物质特性和应用研究上与羟基复盐(HDSs)、层状双氢氧化物(LDHs)十分相似。例如：基于硝酸根离子交换反应，开发了新的无机药物输送系统(IAA-ZBS) ^[3]。通过热分解ZHN获得与前驱体形态相似的ZnO^[4]。另一方面，ZHNs不同于其他层状材料的结构特性也显示出其独有的应用研究优势。例如：ZHN选择性的分子识别能力，可以从1-萘甲酸和2-萘甲酸溶液中优先捕获2-萘甲酸^[5]，同时在卤素离子的混合溶液中优先嵌入氟离子^[6]。通过使用分散剂对ZHN进行分层以获得单原子或少原子层的纳米片层材料^[7]。同时，厚度对ZHN充当催化剂和表面活性剂的载体有着显著影响^[8]，超薄的纳米片能提供更多的活性位点。然而，迄今为止的研究主要集中在利用离子交换反应进行不同有机-无机杂化材料的研发和制备以及利用Zn²⁺特有的取代反应得到二价阳离子的拓扑结构。此外，现有制备方法合成产物仅局限在横向尺寸相对较小且分层质量不高的剥落薄片，在一定程度上限制了ZHNs的研究应用，生产高质量且具有低纳米尺寸的层状ZHN二维材料，仍是一项重大挑战。