[发明专利]一种二维高导电率氢化NbSe2

说明书

本发明提供了一种二维高导电率氢化NbSe₂纳米片的制备方法，包括：将层状NbSe₂块材浸入锂源溶液反应，得到前驱物Li_xNbSe₂；将Li_xNbSe₂分散在去离子水中，通惰性气体保护，超声剥离得到分散的超薄二维高导电率氢化H_xNbSe₂纳米片。本发明选用高导电性层状NbSe₂金属材料，利用Li离子进行插层扩大了NbSe₂层间距，便于剥离成为超薄纳米片；又充分利用了水中H离子置换Li离子，实现电子注入，进一步提高纳米片载流子浓度和导电率，从而得到了高导电率的氢化NbSe₂纳米片并可以进一步组装得到薄膜。本发明方法简单，产率高，结构保存完好，组装成二维薄膜便于转移，导电性高，循环稳定性良好。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其是涉及一种二维高导电率氢化NbSe₂纳米薄膜、其制备方法和应用。

背景技术

近年来，以石墨烯为代表的二维材料一系列研究进展，使得更加系统的在二维尺度上调控材料的本征导电性能并进一步构建全二维电子器件成为现实。对石墨烯电子输运研究表明，维度限域效应导致电子在狄拉克点附近成线性色散关系，造成石墨烯拥有极高面内载流子迁移率，达到目前主流半导体材料硅的200倍，因此被期待用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。然而，作为极具潜力的电子器件材料，对其载流子浓度的调控一直依赖于制备相对复杂的场效应管形式构造，通过门电压进行外加电场控制，这大大减弱了石墨烯集成于现代功能电子器件的兼容性。同时，不同于一些含d或f壳层电子的磁性过渡金属材料，全碳材料-石墨烯本身通常不呈现净自旋调控，即宏观磁性，成为了目前其在自旋电子学领域推广的巨大障碍。

无机类石墨烯等二维材料的超薄纳米片因其微观限域特征性和宏观可扩展性而备受材料界关注，有望在纳米电子器件和超薄的柔性装置中得到应用。电子器件需要导电性良好的电极材料，因此金属态二维超薄导电材料一直是基础研究热点和应用研究的追求目标。

目前，通过组装的二维纳米片的薄膜作为用于构建多种器件的超薄电极受到了相当大的关注，例如超级电容器和光电子器件，因为它们具有极高的柔性和平面电导率。然而，目前为止，由于缺乏兼具普适性和经济性的制备方法，二维材料在柔性和高导电电极中的应用仍然有限。考虑到它们具有更丰富的电子结构特征以及由所包含的无机成分引起的电子-电子关联性，二维材料无疑提供了一个有前途的平台，开发高平面电导材料；此外，在二维材料的刚性无机晶格框架中的纳米片带来更高的机械强度和更稳定的化学行为，在下一代柔性纳米器件中具有极大的应用潜力。因此，追求高导电超薄纳米片用于组装二维导电薄膜已成为业内诸多应用领域和一线研究人员亟待解决的关键问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种二维高导电率氢化NbSe₂纳米薄膜，本发明提供的二维高导电率氢化NbSe₂纳米薄膜导电率高、循环稳定性好。

本发明提供了一种二维高导电率氢化NbSe₂纳米片的制备方法，包括：

A)将层状NbSe₂块材浸入锂源溶液反应，得到前驱物Li_xNbSe₂；

B)将Li_xNbSe₂分散在去离子水中，通惰性气体保护，超声剥离得到分散的超薄二维高导电率氢化H_xNbSe₂纳米片。

优选的，步骤A)所述反应温度为80～90℃；所述反应时间为1～12h；所述反应为加磁搅拌下反应；所述锂源为正丁基锂；所述锂源溶液的溶剂为己烷。