一种二维纳米片及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种二维纳米片及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)将本体层状材料、助磨材料和球磨球混合并进行球磨，得到球磨粗产物；(2)将步骤(1)得到的球磨粗产物与初分散溶剂混合、超声分散，得到二维纳米片分散液；(3)将步骤(2)得到的二维纳米片分散液进行液相级联离心、固液分离，得到的固相为二维纳米片I；(4)将步骤(3)所述固液分离得到的液相进行过滤，未通过滤膜的固相为二维纳米片II，通过滤膜的液相为二维量子片分散液；(5)将步骤(4)得到的二维量子片分散液、共溶剂和不良溶剂混合，固液分离，得到的固相为二维纳米片III。所述制备方法能够得到尺寸范围大、分布单一且产率高的二维纳米片。

A two-dimensional nano sheet and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种二维纳米片及其制备方法
本专利技术属于纳米材料
，具体涉及一种二维纳米片及其制备方法。
技术介绍
2004年，英国曼彻斯特大学的AndreGeim和KonstantinNovoselov通过微机械剥离的方法从石墨中剥离出单原子层的石墨烯，打破了此前认为的严格意义上的二维晶体不可能单独存在的推论，从此二维层状材料开始成为材料研究领域的热门方向，二人也因为这项开创性的工作荣获了2010年诺贝尔物理学奖。十多年来研究者对石墨烯进行了各方面的研究及应用探索，发现其具有优秀的力学、热学、光学、电子效应等性能，在材料学、电子学、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景；特别在凝聚态物理领域，双层石墨烯之间以“神奇角度”存在时表现出了非常规超导电现象，极大推动了人类实现超导的进程。石墨烯的优异性能很大程度上归因于其特殊的二维结构。二维材料是指厚度为几纳米或更小的由单层原子组成的结晶材料，二维材料中的电子可以在二维平面中自由移动，而在第三方向上的运动受量子力学的限制。近年来随着硅晶体管越做越小，硅晶体管正接近它的物理极限；基于块体(三维)半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维纳米片的制备方法，其特征在于，所述二维纳米片包括二维纳米片I、二维纳米片II和二维纳米片III，所述制备方法包括如下步骤：/n(1)将本体层状材料、助磨材料和球磨球混合并进行球磨，得到球磨粗产物；/n(2)将步骤(1)得到的球磨粗产物与初分散溶剂混合、超声分散，得到二维纳米片分散液；/n(3)将步骤(2)得到的二维纳米片分散液进行液相级联离心、固液分离，得到的固相为二维纳米片I；/n(4)将步骤(3)所述固液分离得到的液相进行过滤，未通过滤膜的固相为二维纳米片II，通过滤膜的液相为二维量子片分散液；/n(5)将步骤(4)得到的二维量子片分散液、共溶剂和不良溶剂混合，固液分离，得到的...

【技术特征摘要】
1.一种二维纳米片的制备方法，其特征在于，所述二维纳米片包括二维纳米片I、二维纳米片II和二维纳米片III，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将本体层状材料、助磨材料和球磨球混合并进行球磨，得到球磨粗产物；
(2)将步骤(1)得到的球磨粗产物与初分散溶剂混合、超声分散，得到二维纳米片分散液；
(3)将步骤(2)得到的二维纳米片分散液进行液相级联离心、固液分离，得到的固相为二维纳米片I；
(4)将步骤(3)所述固液分离得到的液相进行过滤，未通过滤膜的固相为二维纳米片II，通过滤膜的液相为二维量子片分散液；
(5)将步骤(4)得到的二维量子片分散液、共溶剂和不良溶剂混合，固液分离，得到的固相为二维纳米片III。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述本体层状材料包括石墨、六方氮化硼、过渡金属二硫族化合物、过渡金属氧化物、石墨相氮化碳、过渡金属碳化物、过渡金属氮化物、过渡金属碳氮化物或黑磷中的任意一种；
优选地，所述本体层状材料的二维平面尺寸为0.1～10000μm。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述助磨材料为固相无机助磨材料；
优选地，所述固相无机助磨材料选自二氧化硅、二氧化钛、碳化硅、二氧化锆、三氧化二铝和氧化锌中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)所述助磨材料的粒径为50～10000nm，进一步优选为50～2000nm；
优选地，步骤(1)所述本体层状材料与助磨材料的质量比为1:(1～100)，进一步优选为1:(5～30)；
优选地，步骤(1)所述本体层状材料与球磨球的质量比为1:(10～1000)，进一步优选为1:(50～300)；
优选地，步骤(1)所述球磨球的材料包括玛瑙、二氧化锆、不锈钢、调制钢、硬质碳化钨、氮化硅或烧结刚玉中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)所述球磨球的直径为0.5～20mm。


4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述球磨的时间为0.5～120h，优选为1～50h；
优选地，所述步骤(1)还包括球磨球分离的步骤；
优选地，所述球磨球分离的方法为筛分。


5.根据权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述初分散溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、N-乙烯基吡咯烷酮、N-环己基吡咯烷酮、N-辛基吡咯烷酮、N-十二烷基吡咯烷酮、γ-丁内酯、甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、苯、氯苯、溴苯、苯甲腈、苯甲醛、苯甲酸苄酯、二苄醚、四氢呋喃、丙酮、丁酮、甲醇、乙醇、异丙醇或水中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(2)所述二维纳米片分散液中球磨粗产物的浓度为1～100mg/mL，进一步优选为1～50mg/mL；
优选地，步骤(2)所述超声分散为探头型超声分散；
优选地，步骤(2)所述超声分散的功率为50～1000W；
优选地，步骤(2)所述超声分散的时间为0.5～120h，进一步优选为1～50h；
优选地，所述步骤(2)还包括二维纳米片分散液中助磨材料分离的步骤；
优选地，所述助磨材料分离的方法为离心；
优选地，所述离心的转速为100～5000r/min，进一步优选为1000～4000r/min；
优选地，所述离心的时间为1～300min，进一步优选为10～120min。


6.根据权利要求1～5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述液相级联离心为梯度级联离心；
优选地，步骤(3)所述液相级联离心的转速为1000～100000r/min；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，梁程，王卫彪，陈哲学，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11