[发明专利]一种二维层状纳米材料MXene量子点的制备方法

说明书

本发明公开了一种二维层状纳米材料MXene量子点的制备方法，包括：S1：采用湿法刻蚀制备出二维层状纳米材料MXene；S2：将上述材料用去离子水洗至中性后冷冻干燥；S3：按一定比例溶于去离子水中，随后采用超声细胞破碎机进行破碎；S4：将破碎后溶液进行真空过滤，得到含二维层状纳米材料MXene量子点的滤液，本发明制备的二维层状纳米材料MXene量子点在体系中分散均匀，具有一般量子点的基本特性，通过控制超声破碎功率及时间等因素制备了不同粒径的MXene量子点，有利于根据实际要求确定最佳破碎参数，为提高制备效率提供了一定的参考价值，操作简便且耗时较短，同时降低了能耗，为大规模工业生产提供重要保障。

技术领域

本发明属于二维层状材料量子点制备技术领域，具体涉及一种二维层状纳米材料MXene量子点的制备方法。

背景技术

MXene(M是早期过渡金属(Sc、Ti、Zr、Cr等)，X代表碳元素或氮元素)作为一种新型材料具有极大的应有前景，目前已报导的MXene家族已有70多个，如Ti₃C₂，Ti₄C₃，Ti₄N₃，V₃C₂，Nb₄C₃和Ta₃C等。由于MXene不仅具备小于1nm的厚度且其横向尺寸可达几十微米，巨大的比表面积以及较稳定的机械性能、热学稳定性等优异性能，在储能、催化、生物传感等领域有着广泛的应用。

近年来，量子点因其具有量子尺寸效应、表面效应、可变的发射光谱和良好的光稳定性而受到人们的广泛关注和研究。而MXene量子点因其具有独特的光电性能，使其在储能、电磁干扰屏蔽、气体和生物传感器、光电和化学催化等方面也具有广泛的应用前景。迄今可行的MXene量子点制备方法包括：化学溶液生长法、外延生长法和电场约束法等。然而化学溶液生长法制备的MXene量子点电导率过低，严重限制了其应用；而外延生长法的制备成本又较高，使其无法用于大规模生产制备；电场约束法虽然具有一定的可控性，但其制备成本高且产率较低。而且以上三种方法操作复杂，步骤繁琐，局限性较大，因此提出一种操作简单安全，成本较低的MXene量子点的制备方法是很有必要的。

发明内容

承前所述，为进一步改进现有技术存在的不足，本发明提供了一种二维层状纳米材料MXene量子点的制备方法，以期在实现MXene量子点高效生产的同时，其优良性能得到一定的保障。

为实现上述目的，本发明采用如下制备技术，包括：

S1：采用湿法刻蚀制备出二维层状纳米材料MXene；

S2：将上述材料用去离子水洗至中性后冷冻干燥

S3：按一定比例溶于去离子水中，随后采用超声细胞破碎机进行破碎；

S4：将破碎后的溶液进行离心分离并真空抽滤，得到含二维层状纳米材料MXene量子点的滤液。

其中，所述超声破碎时间为1～6h，其中一个完整破碎周期为10秒，包括破碎时间5秒和停歇时间5秒。

其中，所述超声细胞破碎机破碎功率为500～900W。

其中，所述超声破碎全程冰浴。

其中，所述超声破碎全程通氩气保护。

其中，所述离心速率为10000rpm；离心时间为30min。

其中，所述真空过滤用的滤膜为0.22μm微孔滤膜。

其中，所述S1包括：S11：将1份LiF粉体与1份MAX相原料混合；S12：将盐酸加入上述混合物中，在Ar气氛围、30-35℃水浴条件下刻蚀48h。

其中，所述MAX相的目数为300。