[发明专利]一种二维六边形碲纳米片的制备方法及在医学光电探测器上的应用

说明书

本发明提供了一种二维六边形碲纳米片的制备方法，包括以下步骤：制备混合体系：提供稳定剂并溶解于无水乙醇中，将包含稳定剂的无水乙醇转移至容器中，搅拌包含稳定剂的无水乙醇溶液并向其中加入碲化氢钠溶液，密封容器并将容器转移至30～60℃条件下反应5～30min，制得包含二维六边形碲纳米片的混合体系；纯化二维六边形碲纳米片：将包含二维六边形碲纳米片的混合体系离心收集二维六边形碲纳米片沉淀，真空干燥，制得二维六边形碲纳米片。本发明二维六边形碲纳米片的制备方法具有操作简单、成本低、节能环保、反应所需时间短等优点。本发明还提供了该二维六边形碲纳米片的制备方法的应用。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体涉及一种二维六边形碲纳米片的制备方法，本发明还涉及该二维六边形碲纳米片的制备方法在制备医学光电探测器上的应用。

背景技术

碲作为一种典型的非层状二维材料，最近已引起了研究者们的广泛关注。其具有很多优良的性质，例如快速的光电导性、高的热电性、大的压电性和出色的非线性光学特性。这些优越的性质使得碲具有广泛的应用，如场效应晶体管、气体传感器、超快光子学、光电探测器和生物医学。此外，与黑磷和钙钛矿等其他二维材料不同，少层的二维碲材料在外界环境中表现出良好的稳定性。然而，因为碲具有各向异性链状的晶体结构，所以在其制备过程中，碲材料很容易形成一维纳米结构，如纳米线、纳米棒和纳米管。因此，尽管在器件制造中需要大面积薄层二维碲纳米材料，但是其制备方法相对比较少，并且都具有一定的缺陷。

2014年，Wang等人通过分子束外延技术在柔性云母片上合成了高质量的二维六角形碲纳米片。由于云母片表面存在化学惰性的表面，所以在其表面上吸附的碲原子可以进行横向迁移，从而促进了六角形碲纳米片的横向生长。所获得的六角形碲纳米片的横向尺寸为6～10μm，厚度为30～80nm。但是，这种合成方法需要相对比较苛刻的气相沉积条件，如需要真空密封、需要惰性气体氩气填充石英管以及反应温度比较高(750℃)。

另外，Wang等人使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为表面活性剂，通过水热法合成了大尺寸(50～100μm)并且相对比较薄(10～100nm)的碲纳米片。此外，通过进一步的溶剂辅助处理技术后可以制备得到单层碲纳米片。但是，尽管这种方法可以得到大量高质量和大尺寸的碲纳米片，但仍需要相对较高的反应温度(180℃)和较长的反应时间(大约30h)。除了这些自下而上的制备方法外，Xie等人还提出了一种简单的基于溶剂辅助超声剥离的自上而下的方法。通过此方法可以制备得到超薄的碲纳米片(横向尺寸为41～177.5nm，厚度为5.1～6.4nm)。另外，尽管超声能量和溶剂辅助产生的外力可以成功地将碲材料从块状剥离到几层甚至单层，但是得到的纳米片尺寸相对较小，无法达到产业制备和器件装备的要求。因此，开发一种简单以及快速的方法来制备高质量且大尺寸的二维碲纳米片，成为当下碲纳米片产业化应用的瓶颈。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种二维六边形碲纳米片的制备方法，本发明还提供了该二维六边形碲纳米片的制备方法在制备光电器件、热电器件及压电器件上的应用，以解决现有的二维碲纳米片制备方法存在的缺陷，包括制备的二维碲纳米片尺寸相对较小、厚度较大，制备工艺复杂，工艺条件要求相对较高等。

第一方面，本发明提供了一种二维六边形碲纳米片的制备方法，包括以下步骤：

制备混合体系：提供稳定剂并溶解于无水乙醇中，将包含稳定剂的无水乙醇转移至容器中，搅拌包含稳定剂的无水乙醇溶液并向其中加入碲化氢钠溶液，密封容器并将容器转移至30～60℃条件下反应5～30min，制得包含二维六边形碲纳米片的混合体系；

纯化二维六边形碲纳米片：将包含二维六边形碲纳米片的混合体系离心收集二维六边形碲纳米片沉淀，真空干燥，制得二维六边形碲纳米片；

所述稳定剂为表面活性剂。