一种过渡金属硫族化合物材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种过渡金属硫族化合物材料的制备方法。本发明专利技术提供的制备方法操作简便，易于实施，能够应用于进行批量生产。本发明专利技术还提供了一种过渡金属硫族化合物材料，呈片状，厚度为0.9～1.2nm。由实施例结果可知，本发明专利技术得到的过渡金属硫族化合物材料具有片层结构，分布均匀，粒径均一，厚度为1.1～1.2nm；对近红外光的吸收效果良好；光热性好，在808nm的激光照射下温度提升了39.6℃，其光热转换效率可达75.3％；在50μg/ml的时候就可以引起95％以上的细胞凋亡，效果明显。

A transition metal chalcogenide material and its preparation method

The invention provides a preparation method of transition metal chalcogenide material. The preparation method provided by the invention is simple in operation and easy to implement, and can be applied to mass production. The invention also provides a transition metal chalcogenide material in sheet shape with a thickness of 0.9-1.2 nm. According to the results of the embodiments, the transition metal chalcogenide materials obtained by the invention have lamellar structure, uniform distribution, uniform particle size and 1.1-1.2 nm thickness; good absorption effect of near infrared light; good photothermal performance, with temperature increased by 39.6 C under 808 nm laser irradiation, its photothermal conversion efficiency can reach 75.3%; more than 95% cells can be induced at 50 ug/ml. Apoptosis, the effect is obvious.

【技术实现步骤摘要】
一种过渡金属硫族化合物材料及其制备方法
本专利技术涉及二维纳米材料
，尤其涉及一种过渡金属硫族化合物材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着纳米技术的迅猛发展，二维纳米材料(如石墨烯、黑磷等)以其独特的2D形态、量子尺寸效应和多功能性而在各个领域引起了人们的广泛关注。在各类二维纳米材料中，过渡金属硫族化合物材料由于其独特的电子结构特征和光电特性，在催化、光电、能源和生物医药等方面展现出良好的应用前景，已成为人们研究课题的焦点。自2004年，英国曼彻斯特大学的AndreGeim和KonstantinNovoselov在science杂志上发表了从石墨中剥离石墨烯的相关内容，石墨烯材料就掀起了一股风暴。由于二维电子限域，石墨烯具有前所未有的物理、电子和化学性质，例如高的载流子迁移率、高量子霍尔效应、超快的光响应、优良的热导率等。尽管石墨烯拥有如此之多的优异性能，然而本征石墨烯的带隙为零，具有半金属的特性，这使得其在光、电方面的应用受到极大限制，故而近年来类石墨烯二维材料受到人们的广泛关注。过渡金属硫族化合物(Transitionmetalchalcogenides,TMCs)是一种典型的层状类石墨烯二维材料，其结构特征与石墨烯相类似但拥有不同的化学组成，因此具有多种独特的性质。从能带理论的观点来看，通过减小纳米片的厚度可以促进TMCs纳米片的固有光学吸收和光热转换性能，故而对薄层的TMCs纳米片的研究有至关重要的意义。然而现阶段制备薄层的二维TMCs纳米片的成熟方法包括机械剥离，离子插层辅助剥离，超声辅助液体剥离，化学气相沉积(CVD)和湿化学合成。虽然取得了很大进展，但在简便操作，监控和批量生产方面仍然存在困难。此外，上述方法难以制备出尺寸均一，化学组成可调的二维TMCs结构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种操作简便，能够用于批量生产的过渡金属硫族化合物材料的制备方法，能够制备得到尺寸均一，化学组成可调的薄层二维过渡金属硫族化合物材料。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种过渡金属硫族化合物材料的制备方法，包含如下步骤：(1)将钴铁无机盐溶液、无机碱溶液和硝酸钠溶液混合进行反应，得到钴铁水滑石纳米片；所述钴铁无机盐溶液中的溶质为无机钴盐和无机铁盐；所述硝酸钠溶液的溶剂为甲酰胺和水；(2)在惰性气氛下，将硼氢化钠和硒粉在水中进行还原反应，得到还原反应液；在惰性气氛下，将所述还原反应液和无水乙醇混合，得到还原处理液；(3)在惰性气氛下，将所述钴铁水滑石纳米片的水溶胶和还原处理液混合后进初级行硒化反应，得到硒化反应液；(4)将所述硒化反应液进行高温处理，得到过渡金属硫族化合物材料；其中，步骤(1)和步骤(2)无先后顺序。优选的，所述步骤(1)中无机钴盐包括硝酸钴和氯化钴中的一种或两种；所述无机铁盐包括硝酸铁和氯化铁中的一种或多种；所述钴铁无机盐溶液中钴和铁的总浓度为30～50mmol/L；所述钴铁无机盐溶液中无机铁盐的浓度为8～12mmol/L；所述无机钴盐和无机铁盐的钴铁摩尔比为(2～4):1。优选的，无机碱溶液为氢氧化钠溶液、氨水或碳酸钠溶液；所述无机碱溶液的浓度为0.05～0.5mmol/mL。优选的，所述步骤(1)中硝酸钠溶液的浓度为8～12mmol/L；所述甲酰胺和水的体积比为1:(2～5)；所述硝酸钠溶液和钴铁无机盐溶液的钠铁摩尔比为(0.5～3):1。优选的，所述步骤(1)反应的pH值为9～10；所述反应的温度为60～100℃；所述反应的时间≤30min。优选的，所述步骤(2)中硼氢化钠和硒粉的摩尔比为(2～4):1；所述硒粉的物质的量和水的体积比为(0.2～2)mmol:5mL；所述还原反应的时间为10～30min。优选的，所述步骤(2)中硒粉的物质的量和无水乙醇的体积比为(0.2～2)mmol:60mL。优选的，所述步骤(3)中钴铁水滑石纳米片和所述步骤(2)中硒粉的摩尔比为1:(0.8～4)；所述钴铁水滑石纳米片的水溶胶的浓度为30～70mmol/L。优选的，所述步骤(4)中高温处理的温度为140～180℃；所述高温处理的时间为16～20h。本专利技术提供了所述的制备方法得到的过渡金属硫族化合物材料，呈片状，厚度为0.9～1.2nm。本专利技术提供了一种过渡金属硫族化合物材料的制备方法，包含如下步骤：(1)将钴铁无机盐溶液、无机碱溶液和硝酸钠溶液混合进行反应，得到钴铁水滑石纳米片；所述钴铁无机盐溶液中的溶质为无机钴盐和无机铁盐；所述硝酸钠溶液的溶剂为甲酰胺和水；(2)在惰性气氛下，将硼氢化钠和硒粉在水中进行还原反应，得到还原反应液；在惰性气氛下，将所述还原反应液和无水乙醇混合，得到还原处理液；(3)在惰性气氛下，将所述钴铁水滑石纳米片的水溶胶和还原处理液混合后进行初级硒化反应，得到硒化反应液；(4)将所述硒化反应液进行高温处理，得到过渡金属硫族化合物材料；其中，步骤(1)和步骤(2)无先后顺序。本专利技术利用层状水滑石结构稳定，可以进行拓扑转变的性质，对步骤(1)制得的薄层状的钴铁水滑石纳米片进行还原硒化，进而得到形貌均匀，组成可调的二维薄层状过渡金属硫族化合物材料。本专利技术提供的制备方法操作简便，易于实施，能够应用于进行批量生产。本专利技术还提供了一种过渡金属硫族化合物材料，呈片状，厚度为0.9～1.2nm。由实施例结果可知，本专利技术得到的过渡金属硫族化合物材料具有片层结构，分布均匀，粒径均一，厚度为1.1～1.2nm；对近红外光的吸收效果良好；光热性好，在808nm的激光照射下温度提升了39.6℃，其光热转换效率可达75.3％；可以通过将照射近红外激光转化为热量的方式对肿瘤细胞起到诱导凋亡作用，在50μg/ml的时候就可以引起95％以上的细胞凋亡，效果明显。此外，还具有良好的光声成像、核磁成像性能，可作为癌症诊断药物使用。附图说明图1为实施例3所得过渡金属硫族化合物材料的透射电镜图；图2为实施例3所得过渡金属硫族化合物材料的原子力显微镜检测图；图3为实施例1～3所得过渡金属硫族化合物材料的紫外-可见光谱图；图4为实施例1～3所得过渡金属硫族化合物材料在808nm激光照射后10分钟内的温度变化图；图5为实施例3所得过渡金属硫族化合物材料的光热转换效率计算图；图6为实施例3所得过渡金属硫族化合物材料处理的肿瘤细胞在808nm的激光照射后10分钟内的细胞存活率统计图；图7为实施例3所得过渡金属硫族化合物材料处理的肿瘤细胞在808nm的激光照射后10分钟内的细胞存活状态的PI/CA染色图；图8为实施例3所得过渡金属硫族化合物材料的核磁成像图；图9为实施例3所得过渡金属硫族化合物材料的光声成像图。具体实施方式本专利技术提供了一种过渡金属硫族化合物材料的制备方法，包含如下步骤：(1)将钴铁无机盐溶液、无机碱溶液和硝酸钠溶液混合进行反应，得到钴铁水滑石纳米片；所述钴铁无机盐溶液中的溶质为无机钴盐和无机铁盐；所述硝酸钠溶液的溶剂为甲酰胺和水；(2)在惰性气氛下，将硼氢化钠和硒粉在水中进行还原反应，得到还原反应液；在惰性气氛下，将所述还原反应液和无水乙醇混合，得到还原处理液；(3)在惰性气氛下，将所述钴铁水滑石纳米片的水溶胶和还原处理液混合后进行初级硒化反应，得到硒化反应液；(4)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过渡金属硫族化合物材料的制备方法，包含如下步骤：(1)将钴铁无机盐溶液、无机碱溶液和硝酸钠溶液混合进行反应，得到钴铁水滑石纳米片；所述钴铁无机盐溶液中的溶质为无机钴盐和无机铁盐；所述硝酸钠溶液的溶剂为甲酰胺和水；(2)在惰性气氛下，将硼氢化钠和硒粉在水中进行还原反应，得到还原反应液；在惰性气氛下，将所述还原反应液和无水乙醇混合，得到还原处理液；(3)在惰性气氛下，将所述钴铁水滑石纳米片的水溶胶和还原处理液混合后进行初级硒化反应，得到硒化反应液；(4)将所述硒化反应液进行高温处理，得到过渡金属硫族化合物材料；其中，步骤(1)和步骤(2)无先后顺序。

【技术特征摘要】
1.一种过渡金属硫族化合物材料的制备方法，包含如下步骤：(1)将钴铁无机盐溶液、无机碱溶液和硝酸钠溶液混合进行反应，得到钴铁水滑石纳米片；所述钴铁无机盐溶液中的溶质为无机钴盐和无机铁盐；所述硝酸钠溶液的溶剂为甲酰胺和水；(2)在惰性气氛下，将硼氢化钠和硒粉在水中进行还原反应，得到还原反应液；在惰性气氛下，将所述还原反应液和无水乙醇混合，得到还原处理液；(3)在惰性气氛下，将所述钴铁水滑石纳米片的水溶胶和还原处理液混合后进行初级硒化反应，得到硒化反应液；(4)将所述硒化反应液进行高温处理，得到过渡金属硫族化合物材料；其中，步骤(1)和步骤(2)无先后顺序。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中无机钴盐包括硝酸钴和氯化钴中的一种或两种；所述无机铁盐包括硝酸铁和氯化铁中的一种或多种；所述钴铁无机盐溶液中钴和铁的总浓度为30～50mmol/L；所述钴铁无机盐溶液中无机铁盐的浓度为8～12mmol/L；所述无机钴盐和无机铁盐的钴铁摩尔比为(2～4):1。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中无机碱溶液为氢氧化钠溶液、氨水或碳酸钠溶液；所述无机碱溶液的浓度为0.05～0.5mmol/mL。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁瑞政，张少敏，梅旭安，刘宁，闫亮，卫敏，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11