[发明专利]二维氢氧化镉材料、制备方法、生长模板及应用

说明书

本发明涉及一种二维氢氧化镉材料、制备方法、生长模板及应用。二维氢氧化镉材料是氢氧化镉‑脂肪酸二维双层膜，膜的厚度小于等于5nm。制备方法包括如下步骤：制备有机镉盐溶液；提供两相体系溶剂，两相体系溶剂的上层为非极性溶剂层，下层为极性溶剂层；有机镉盐溶液聚集于非极性溶剂与极性溶剂的界面处；蒸发位于上层的所述非极性溶剂层，使有机镉盐随非极性溶剂体积减小而聚集成膜，漂浮于极性溶剂层的液面；将碱性极性溶剂注入下层的温度小于150℃的极性溶剂中，生成二维氢氧化镉双层膜。氢氧化镉‑脂肪酸二维双层膜能用于生长二维硫化镉和硒化镉的生长模板以及电子器件的应用；制备方法简便、高效，易于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种二维氢氧化镉材料，尤其是二维氢氧化镉材料、制备方法、生长模板及应用。

背景技术

自发现石墨烯以来，二维材料因其独特的电学、光学、磁学和机械性能及其在纳米器件构造中的潜在应用而备受关注，探索大面积、单层或少层的二维材料一直是研究的热点。相关科研人员和技术人员在二维材料的制备方面已经做了很多的尝试，其中化学气相沉积（CVD）、机械剥离、水热法等是普遍采用的二维材料制备方法。然而，机械剥离和水热法无法制备出大面积的二维材料；而化学气相沉积虽然在近期发展迅速，已经可以制备出大面积、高质量的二维材料，但其高昂的成本是其产业化的巨大障碍。

另外，对于大量的高温不稳定材料，如受热易分解的材料以及各种亚稳相等，都不能采用CVD和水热法制备二维材料。

氢氧化镉作为一种宽禁带（3.2eV）的间接带隙半导体材料，在 光学和电学中表现出特殊的性能，因此使其在发光二极管、太阳能电池、生物荧光探针和电池负极材料中有重要的应用。氢氧化镉的二维材料更是可以用于传感器等电子器件以及二维硫化镉和硒化镉的生长模板等。但是氢氧化镉受热易分解，不能采用CVD和水热法制备二维材料。因此目前公开的都是制备一维的氢氧化镉纳米材料。

中国发明专利CN1297483C公开了一种氢氧化镉单晶纳米线的合成方法，按如下步骤进行：a.先将可溶性镉盐溶解在去离子水中，再缓慢加入碱溶液至pH值为10～14，搅拌下生成白色Cd(OH)2沉淀；b.将白色Cd(OH)2沉淀离心洗涤至pH值为中性；c.将洗涤后的白色Cd(OH)2沉淀重新分散在去离子水中，按可溶性镉盐∶无机盐矿化剂＝0.001mol∶0.3克的比例加入无机盐矿化剂；d、放入密闭容器中于200～250℃下水热反应10～15小时，得氢氧化镉单晶纳米线。

中国发明专利CN101306833B公开了一种氢氧化镉纳米材料的微波制备方法，先将镉盐溶解于水中，加入氨水或氢氧化钠形成澄清透明的镉络合离子溶液，然后加入不溶于水的脂肪醇，以脂肪醇—水界面体系为反应介质，采用微波辐照技术，控制微波功率和反应时间，并加入表面活性剂改变产物的尺寸和形貌，即可制备出氢氧化镉纳米材料，氢氧化镉纳米材料呈多晶一维项链状结构，且由空心球的次级结构组装而成。

上述技术方案都是得到了氢氧化镉的一维结构，未得到氢氧化镉的二维材料。还有一些虽然能够能到氢氧化镉的薄膜，但是薄膜的厚度很厚，无法满足电子器件、传感器的要求。

中国发明申请CN109776831A公开了一种自支撑氢氧化物薄膜和金属有机骨架薄膜的快速制备方法，自支撑氢氧化物薄膜的制备方法包括如下步骤：1）在搅拌下，将1.4 mM乙醇胺水溶液注入到同体积的4 mM硝酸铜、硝酸锌或者硝酸镉水溶液中，1分钟后，将反应容器密封置于60℃烘箱中1小时，获得氢氧化铜、氢氧化锌或者氢氧化镉纳米线溶液，将纳米线溶液5∼120 mL直接抽滤在商用有机相或者水相微孔滤膜上形成一层150∼800 nm厚的纳米线薄膜，有机相或者水相微孔滤膜的直径为10∼47 mm，孔径为220∼450 nm，孔隙率25∼50%；