[发明专利]一种通过物理改性有效剥离的锑烯纳米片及其制备方法

说明书

一种通过物理改性有效剥离的锑烯纳米片及其制备方法，属于二维纳米片材料领域。该通过物理改性有效剥离的锑烯纳米片的制备方法，包括：将研磨得到的粒径小于48μm的锑粉置于球磨机中，加入ED‑2003，再加入去离子水，进行球磨，得到改性后的锑粉；加入去离子水进行球料分离，搅拌分散2‑3h，将锑粉悬浊液进行超声，超声时间为1～10h，进行固液分离，得到上清液和固体；上清液即为含有通过物理改性有效剥离的锑烯纳米片的溶液。该方法采用物理改性锑粉的方式，让其在水中更好的分散，优化了剥离程度，也优化了剥离的锑烯厚度，解决了锑在水中不易分散，剥离溶剂类型和比例要求严格的问题。

技术领域

本发明涉及航空航天、二维纳米片材料、热电、电化学等应用领域，具体涉及一种通过物理改性有效剥离的锑烯纳米片及其制备方法。

背景技术

近年来，具有物理、电子和化学多重性质的二维材料，在智能电子、光电子和能源器件的发展中发挥着重要作用。在二维材料中，最为重要的是2004年首次发现的石墨烯，石墨烯二维材料的发现对人类社会的许多领域产生了显著的影响。然而，石墨烯由于其带隙为零的半金属性质，在半导体器件中具有一定的局限性，因此类石墨烯2D材料成为研究热点。

在这些类石墨烯2D材料中，过渡金属双卤化合物(TMDs)因其结构与石墨相似而得到了广泛的研究。此外，大多数TMDs是天然丰富的直接隙半导体，其带隙能量和载流子类型因化合物的结构、层数和组成而异。因此，在许多领域的基础研究和实际应用都备受重视。然而，这些TMDs材料的带隙在1.5-2.5eV范围内，因此不适合用于通常需要0.1-1eV的光电子器件。在这种情况下，新的二维材料的研究引起了人们的兴趣。

考虑到其带隙和稳定性，锑烯最近作为一种类石墨烯2D材料替代品而受到欢迎，并表现出与磷化硼(BP)相似的独特性能。自2015年锑烯首次被报道以来，其衍生物在理论上得到了广泛的研究，其独特的性质包括稳定性增强、载流子迁移率高、带隙可调，范围从0-2.28eV，在相关的电子器件和光电子器件领域有潜在的应用前景。此外，这些理论结果激励研究，以提高对这种新材料的理解，从实验准备到实际应用。由于其结合能强，且层距超短，制备高质量的锑烯具有挑战性，限制了实际应用。Zamora等人成功开发了机械和液相剥离法制备锑的方法，证明了锑在储能方面的应用前景。制备锑烯的新方法及其各种应用相继被报道。然而，制备锑烯的方式大都采用直接研磨或者球磨的方式，通过改变剥离条件，比如剥离溶剂的种类和比例，改善剥离效果，现有技术中大多数剥离溶剂为异丙醇和水(异丙醇：水＝4：1)或者乙醇溶剂，这些方法对溶剂比例的要求较为严格，并且还存在制备的锑烯在水中分散性差，剥离程度不均匀的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出了一种通过物理改性有效剥离的锑烯纳米片及其制备方法。该方法制得的锑烯纳米片通过非化学改性加强了其在水中的分散性，从而可以作为分散性良好的填料，用于制备复合材料，提高其在复合材料中的分散性。本发明的制备方法操作容易，流程简单，采用物理改性锑粉的方式，让其在水中更好的分散，进一步优化剥离程度，优化剥离的锑烯厚度，为以后性能的探究以及材料的制备打下坚实的基础，一定程度上解决了锑在水中不易分散，现有剥离方法对溶剂类型和比例要求严格等系列问题，并且有望应用于更广泛的技术领域。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种通过物理改性有效剥离的锑烯纳米片的制备方法，包括以下步骤：

(1)研磨

将锑颗粒进行研磨，得到粒径小于48μm的锑粉；

(2)球磨改性

将粒径小于48μm的锑粉置于球磨机中，按固液比，锑粉：ED-2003＝1g:(0.5-1)mL，加入ED-2003，再加入去离子水，至球磨料的体积为球磨罐容量的1/3～2/3，进行球磨，得到改性后的锑粉；

(3)搅拌分散