[发明专利]一种超薄二维层状材料纳米片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超薄二维层状材料纳米片及其制备方法，所述的纳米片为单层或少层，所述的纳米厚度为0.8～2.5nm，尺寸为0.5～10μm。其制备方法，具体步骤如下：①、将高纯二维层状材料初始粉末放入离心管中，将液态气体注入离心管中，并将其敞口放置于盛有液态气体的保温桶中保温0.5～6h；②、取出离心管，待液态气体完全挥发后立即将上述粉末分散于溶剂中，并超声处理0.5～4h，超声功率120‑300W，制得超薄二维层状材料纳米片。本发明工艺简单，成本低廉，能够实现包括石墨烯、二硫化钼、六方氮化硼等典型二维层状材料纳米片的高效率制备。

技术领域

本发明涉及二维纳米材料技术领域，具体是涉及一种超薄二维层状材料纳米片及其制备方法。

背景技术

近年来，石墨烯、过渡金属硫化物、氮化硼以及黑磷等二维层状材料，因其具有卓越的电子，热，光学和力学性能受到人们的广泛关注和研究。目前，二维层状材料纳米片的制备方法主要分为自下而上和自上而下两种工艺，包括化学气相沉积法，机械剥离法，(电)化学剥离法和超声液相剥离法。虽然这些方法能够制备出单层或少层二维层状材料纳米片，但对于大规模的生产二维层状材料纳米片仍存在不可避免的不足之处，比如化学气相沉积法和机械剥离法制备的二维层状材料纳米片产量低，成本高而不适用于大规模生产；(电)化学剥离法虽然能够大规模制备二维层状材料纳米片，但由于引入化学试剂导致自身含有较多缺陷，质量差而降低二维层状材料纳米片的性能。相比其他方法，超声液相剥离法只需将原始粉末溶于有机溶剂或水溶液中进行超声处理，被证明是一种制备高质量二维层状材料纳米片的有效方法。但是这种方法制备的二维层状材料纳米片产率较低且在溶液中容易发生团聚，很难得到高浓度的悬浮液，并且得到的二维层状材料纳米片很少一部分是大尺寸的单层或少层结构，严重制约了它的实际应用。

发明内容

本发明是为了避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种超薄二维层状材料纳米片及其制备方法，能够快速实现单层或少层超薄二维层状材料纳米片的规模化制备。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种超薄二维层状材料纳米片，所述的纳米片为单层或少层，所述的纳米厚度为0.8～2.5nm，尺寸为0.5～10μm。

优选地，所述的二维层状材料为石墨烯、过渡金属硫化物、六方氮化硼、黑磷中的一种。

优选地，一种超薄二维层状材料纳米片的制备方法，包括液态气体低温浸渍预处理和超声液相剥离两个步骤。

优选地，一种超薄二维层状材料纳米片的制备方法，具体步骤如下：

①、将高纯二维层状材料初始粉末放入离心管中，将液态气体注入离心管中，并将其敞口放置于盛有液态气体的保温桶中保温0.5～6h；

②、取出离心管，待液态气体完全挥发后立即将上述粉末分散于溶剂中，并超声处理0.5～4h，超声功率120-300W，制得超薄二维层状材料纳米片。

优选地，步骤①中液态气体为液氮、液氩、液氦、液态二氧化碳中的一种。

优选地，步骤①中当高纯二维层状材料初始粉末为0.2～2g时，加入的液态气体为40mL。

优选地，步骤②中溶剂为乙醇、异丙醇、乙二醇、NMP、DMF、DMSO中的一种和水的混合溶剂。

本发明与现有技术相比，其有益技术效果表现在：

1、本发明制备的超薄二维层状材料纳米片为单层或少层结构，厚度约为0.8～2.5nm，尺寸约为0.5～10μm；

2、本发明所采用的液态气体低温浸渍预处理和超声液相剥离工艺简单，操作方便，时间短，原材料和设备种类需求少，成本低廉；