二维硒纳米片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种二维硒纳米片，所述二维硒纳米片为无定形结构。本发明专利技术提供的二维硒纳米片带隙较窄，响应光谱较宽，同时稳定性较好，具有优良的光探测性能。本发明专利技术还提供了一种二维硒纳米片的制备方法，包括以下步骤：提供无定形硒原料，采用液相剥离的方法对所述硒原料进行剥离，得到二维硒纳米片。本发明专利技术首次采用液相剥离的方法由非层状的硒原料制得二维硒纳米片，剥离效果良好，且可以实现大规模制备二维硒纳米片，成本较低，制备方法简单易操作。本发明专利技术还提供了所述二维硒纳米片在光探测器中的应用。

【技术实现步骤摘要】
二维硒纳米片及其制备方法和应用
本专利技术涉及纳米材料领域，具体涉及一种二维硒纳米片及其制备方法和应用。
技术介绍
二维材料，是指电子仅可在两个维度上自由运动(平面运动)的材料，如纳米薄膜、超晶格和量子阱等。二维材料是伴随着2004年曼切斯特大学Geim小组成功分离出单原子层的石墨材料—石墨烯(graphene)而提出的。其中包括，被称为“白石墨”的氮化硼、二硫化钼、硅烯、锗烯和黑磷等。以上所述的这些二维材料都是层状材料，即在层内由较强的化学键组成，而在层间是由弱的范德华力组成。因为通过机械剥离法和液相剥离法很容易将其剥离成二维材料。但是这些二维层状材料的种类是有限的，因此这极大地限制了二维功能材料的发展。发展更多种类的二维功能材料已经迫在眉睫。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种二维硒纳米片，所述二维硒纳米片是一种新型的二维功能材料，具有良好的光探测功能。本专利技术第一方面提供了一种二维硒纳米片，所述二维硒纳米片为无定形结构。其中，所述二维硒纳米片的厚度为1-50nm。其中，所述二维硒纳米片的厚度为3-5nm。其中，所述二维硒纳米片的长宽尺寸为10-200nm。本专利技术第一方面提供的二维硒纳米片带隙较窄，响应光谱较宽，同时稳定性较好，具有优良的光探测性能。本专利技术第二方面提供了一种二维硒纳米片的制备方法，包括以下步骤：提供无定形硒原料，采用液相剥离的方法对所述硒原料进行剥离，得到二维硒纳米片，所述二维硒纳米片为无定形结构。其中，所述液相剥离法具体包括以下操作：将所述无定形硒原料加入至溶剂中，在冰浴环境下采用探头超声8-12h；所述探头超声结束后，继续采用水浴超声，所述水浴超声时间为5-12h，所述水浴的温度保持在0-10℃；水浴超声后，进行离心和干燥得到二维硒纳米片。其中，所述探头超声的功率为100-200W。其中，所述离心的操作包括：采用1-3kg的离心力，离心20-35min，取上清液，然后将所述上清液采用2-10kg的离心力继续离心25-35min，得到沉淀；所得沉淀干燥后即得所述二维硒纳米片。其中，所述溶剂包括异丙醇、乙醇、丙酮、水和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。现有技术通常采用液相剥离法用来剥离二维层状材料。而本专利技术首次采用液相剥离法剥离得到无定形二维非层状硒纳米片，并取得成功。本专利技术第二方面提供了一种二维硒纳米片的制备方法，首次采用液相剥离的方法由无定形非层状的硒原料制得无定形二维硒纳米片，剥离效果良好，且可以实现大规模制备二维硒纳米片，成本较低，制备方法简单易操作。本专利技术第三方面提供了一种如上述所述的二维硒纳米片在光探测器中的应用。由于本专利技术的二维硒纳米片具有良好的光探测性能，因此，可以很好地用于光探测器。综上，本专利技术有益效果包括以下几个方面：1、本专利技术提供的二维硒纳米片带隙较窄，响应光谱较宽，同时环境稳定性较好，具有优良的光探测性能；2、本专利技术提供的二维硒纳米片的制备方法，首次采用液相剥离的方法由无定形非层状的硒原料制得无定形二维硒纳米片，剥离效果良好，且可以实现大规模制备二维硒纳米片，成本较低，制备方法简单易操作；3、本专利技术提供的二维硒纳米片可应用于光探测器中。附图说明图1为实施例1制得的二维硒纳米片的透射电镜图片；图2为实施例1制得的二维硒纳米片的原子力显微图片；图3为不同尺寸的二维硒纳米片的吸收光谱图和带隙图。具体实施方式以下所述是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本专利技术的保护范围。本专利技术提到的“二维硒纳米片”或“硒”，除特殊说明，均指的是单质硒。本专利技术实施方式第一方面提供了一种二维硒纳米片，所述二维硒纳米片为无定形结构。本专利技术实施方式中，所述二维硒纳米片为无定形结构，即所述二维硒纳米片为非晶体结构。此外，所述二维硒纳米片为非层状结构。本专利技术实施方式中，所述二维硒纳米片的厚度为1-50nm。可选地，所述二维硒纳米片的厚度为3-5nm。可选地，所述二维硒纳米片的厚度为5-10nm。可选地，所述二维硒纳米片的厚度为10-50nm。进一步可选地，所述二维硒纳米片的厚度为1nm、5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm或50nm。本专利技术实施方式中，所述二维硒纳米片的长宽尺寸为10-200nm。可选地，所述二维硒纳米片的长宽尺寸为10-50nm。可选地，所述二维硒纳米片的长宽尺寸为50-100nm。可选地，所述二维硒纳米片的长宽尺寸为100-200nm。进一步可选地，所述二维硒纳米片的长宽尺寸为30-40nm。进一步可选地，所述二维硒纳米片的长宽尺寸为10-30nm。进一步可选地，所述二维硒纳米片的长宽尺寸为10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm或200nm。本专利技术实施方式中，所述二维硒纳米片的光响应波长范围为500nm以下。具体地，所述二维硒纳米片的光响应波长范围为200-500nm。本专利技术第一方面提供的二维硒纳米片，所述二维硒纳米片具有较窄的带隙，因此可以响应从紫外光到可见光的范围；其次具有较好的时间稳定性和光探循环稳定性。因此，本专利技术实施方式提供的二维硒纳米片带隙较窄，响应光谱较宽，同时稳定性较好，具有优良的光探测性能。本专利技术实施例第二方面提供了一种二维硒纳米片的制备方法，包括以下步骤：提供无定形硒原料，采用液相剥离的方法对所述硒原料进行剥离，得到二维硒纳米片，所述二维硒纳米片为无定形结构。本专利技术实施方式中，所述无定形硒原料为无定形非层状的硒单质，对其大小和形状没有特殊限定，如可以为硒粉，也可以为硒块，如可以为微米级或毫米级的块体，具体地，所述硒原料是直径几毫米的硒粒。所述硒原料可通过购买得到。本专利技术实施方式中，所述液相剥离法具体包括以下操作：将所述无定形硒原料加入至溶剂中，在冰浴环境下采用探头超声8-12h；所述探头超声结束后，继续采用水浴超声，所述水浴超声时间为5-12h，所述水浴的温度保持在0-10℃；水浴超声后，进行离心和干燥得到二维硒纳米片。本专利技术实施方式中，所述溶剂包括异丙醇、乙醇、丙酮、水和N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。本专利技术实施方式中，所述硒原料在所述溶剂中的浓度为1-7mg/mL。本专利技术实施方式中，所述探头超声的功率为100-200W。进一步可选地，所述探头超声的功率为200W。本专利技术实施方式中，所述探头超声的时间为10h。本专利技术实施方式中，所述探头超声是非连续超声，选择超声开/关时间为2/4s，即先超声2s，然后关闭超声探头保持4s，再继续超声2s，以此类推。本专利技术实施方式中，所述水浴超声功率为200-300W。进一步可选地，所述水浴超声功率为300W。本专利技术实施方式中，所述水浴超声的时间为8h。本专利技术实施方式中，所述水浴温度保持在0-5℃。本专利技术实施方式中，超声后，进行离心，所述离心的操作包括：首先采用1-3kg的离心力，离心20-35min，取上清液；然后将所述上清液采用2-10kg的离心力继续离心25-35min，得到沉淀，所得沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维硒纳米片，其特征在于，所述二维硒纳米片为无定形结构。

【技术特征摘要】
1.一种二维硒纳米片，其特征在于，所述二维硒纳米片为无定形结构。2.如权利要求1所述的二维硒纳米片，其特征在于，所述二维硒纳米片的厚度为1-50nm。3.如权利要求2所述的二维硒纳米片，其特征在于，所述二维硒纳米片的厚度为3-5nm。4.如权利要求1所述的二维硒纳米片，其特征在于，所述二维硒纳米片的长宽尺寸为10-200nm。5.一种二维硒纳米片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供无定形硒原料，采用液相剥离的方法对所述硒原料进行剥离，得到二维硒纳米片，所述二维硒纳米片为无定形结构。6.如权利要求5所述的二维硒纳米片的制备方法，其特征在于，所述液相剥离的方法具体包括以下操作：将所述无定形硒原料加入至溶剂中，在冰浴环境下采用探头超声8-12h；所述探头超声结...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晗，谢中建，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44