[发明专利]一种非晶二维纳米材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种非晶二维纳米材料及其制备方法，包括以下步骤：称取层状材料，加入球磨铁罐中，进行烘干加热，抽真空除杂；而后称取一定量的碱金属与球磨铁罐中层状材料混合；利用真空硅脂对球磨铁罐进行密封处理后放入球磨机中进行高能球磨，得到球磨粉体；称取球磨粉体放置于烧杯中，并加入去离子水，放置于磁力搅拌器中进行混合搅拌得到二维纳米片层材料；将得到的二维纳米片层材料进行过滤收集，通过烘干后得到非晶二维纳米材料。本发明通过一种新颖而普适的“固相插入‑液相剥离”策略，可有效获得大批量高质量的超薄非晶二维纳米片。本发明操作简单、溶剂廉价易得、对环境无毒、只需温度温和的机械球磨结合水热即可制得。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，尤其涉及一种非晶二维纳米材料及其制备方法。

背景技术

近年来，二维纳米材料因其超薄结构所产生的量子尺寸效应而表现出不同寻常的物理特性，近年来受到人们的广泛关注。作为一个典型的例子，石墨烯是最薄的二维晶体材料，且具有优异的电子、光学和机械性能。由于石墨烯的原子层厚度和二维形态，这些杰出的特性鼓励了其他类型的二维纳米材料的探索，而这些材料来源于类似于石墨的层状体晶体。除了石墨烯引起了人们极大的研究兴趣外，其他类型的二维纳米材料如金属二卤族化合物（MoS₂、WS₂等）、BN等，也被研究并应用于电子、光电子、储能器件等多种应用领域。随着人们对二维纳米材料的研究兴趣的不断增强以及目前先进的纳米制备和表征技术的发展，单层和少层各类材料纳米片的研究得到了广泛的应用。但现有的非晶二维纳米材料的获取比较麻烦，不易制备。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种非晶二维纳米材料及其制备方法。

本发明提供了一种非晶二维纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1，称取层状材料，加入球磨铁罐中，进行烘干加热，抽真空除杂；

步骤S2，往放有层状材料的球磨铁罐中加入碱金属；利用真空硅脂对球磨铁罐进行密封处理后放入球磨机中进行高能球磨，得到球磨粉体；

步骤S3，称取球磨粉体放置于烧杯中，并加入去离子水，放置于磁力搅拌器中进行混合搅拌得到二维纳米片层材料；

步骤S4，将得到的二维纳米片层材料进行过滤收集，通过烘干后得到非晶二维纳米材料。

进一步地，步骤S1具体包括以下步骤：

称取0.5 g层状材料加入到球磨铁罐中，然后一起放入到100 ℃烘箱进行加热1～2小时，再通过手套箱的小仓抽真空1～2小时进行除杂。

进一步地，步骤S2具体包括以下步骤：

将除杂后的层状材料和球磨铁罐转移到手套箱中，再往球磨铁罐中加入4～6片碱金属，并把每片碱金属平均剪成7～8条，利用真空硅脂对球磨铁罐进行密封处理，然后将球磨罐置入到Pulverisette 7 球磨机中进行高能球磨，球磨46～52小时完后收集好球磨粉体。

进一步地，步骤S3具体包括以下步骤：

在充满高纯氩气保护下的手套箱中称取1 mg的球磨粉体置入150 ml烧杯中，而后在装有球磨粉体的烧杯移出手套箱的一瞬间，把准备好的100 mL～120 mL的60 ℃的去离子水全部倒入到装有球磨粉体的烧杯中，在把装有去离子水和球磨粉末的150 mL烧杯转移到大功率的磁力搅拌器中进行30～50分钟的混合搅拌。

进一步地，步骤S4具体包括以下步骤：

将混合反应后的二维纳米片层材料进行过滤收集，收集好的样品置于60 ℃烘箱干燥，得到非晶二维纳米材料。

进一步地，所述层状材料包括一种层状材料、两种层状材料或多种层状材料。

进一步地，所述碱金属采用金属钾、金属钠或金属锂中的一种或多种。

进一步地，所述层状材料为商业石墨粉、氮化硼、二硫化钼、二硫化钨或五氧化二钒层状材料。