一种黑磷纳米片的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种黑磷纳米片的制备方法及其应用，该制备方法包括步骤：将红磷、锡、碘化锡和镀Au膜的衬底进行热处理，得到黑磷晶块；以黑磷晶块作为工作电极，以铂电极作为对电极，构建电解池；在工作电极和对电极之间施加剥离电压进行剥离操作，得到黑磷纳米片。利用本发明专利技术的制备方法得到的黑磷纳米片具有尺寸大、质量高的特点，且剥离过程简单高效。本发明专利技术还提供基于该制备方法获得的黑磷纳米片在多种光电器件方面的应用，这些光电器件在应用过程中均表现出了极佳的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种黑磷纳米片的制备方法及其应用
本专利技术涉及纳米材料制备
，具体涉及一种黑磷纳米片的制备方法及其应用。
技术介绍
石墨烯因其独特的物理化学性能一直受研究者的青睐。黑磷是继石墨烯之后又一种让半导体技术和产业应用界为之振奋的二维材料。这是因为黑磷具有高的载流子迁移率(约为1000cm2/(V·s))、高的开关比(高于105)以及随层数变化可调谐直接带隙(0.3eV～2eV)等特性，弥补了石墨烯的零带隙、过渡金属硫族化物(TMDs)载流子迁移率过低的性能缺陷。这些特性使黑磷在新型光电子器件应用方面显示了巨大的潜力。目前，黑磷的研究和应用面临着一大挑战，即如何低成本、大批量地制备少层、高质量、大面积的黑磷纳米片。常见的黑磷纳米片的剥离方法主要有：机械剥离法、超声剥离法、球磨研磨法、流体力学法和临界超流体法。虽然这些方法都各自克服了一些问题，但或多或少的还存在一些不足，如：剥离效率低、剥离质量差或者成本过高。所以，如何使用简单有效的方法进行大规模地制备高质量的黑磷纳米片仍然是研究者研究的重点。专利技术内容为解决上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种黑磷纳米片的制备方法，其特征在于，包括步骤：/nR1、将镀有Au膜的衬底置于反应装置的产物端；按照质量比为450～550:15～25:5～15将红磷、锡和碘化锡置于所述反应装置的原料端，并进行热处理，于所述产物端的衬底上得到黑磷晶块；其中，所述原料端与所述产物端为所述反应装置的连通的两端，所述原料端与所述产物端的温差不大于50℃；/nR2、以所述黑磷晶块作为工作电极、以铂电极作为对电极，构建电解池；其中，所述电解池中的电解液包括经氧化还原或水解后能够产生气体的电解质；/nR3、在所述工作电极和所述对电极之间施加剥离电压进行剥离操作，得到黑磷纳米片。/n

【技术特征摘要】
1.一种黑磷纳米片的制备方法，其特征在于，包括步骤：
R1、将镀有Au膜的衬底置于反应装置的产物端；按照质量比为450～550:15～25:5～15将红磷、锡和碘化锡置于所述反应装置的原料端，并进行热处理，于所述产物端的衬底上得到黑磷晶块；其中，所述原料端与所述产物端为所述反应装置的连通的两端，所述原料端与所述产物端的温差不大于50℃；
R2、以所述黑磷晶块作为工作电极、以铂电极作为对电极，构建电解池；其中，所述电解池中的电解液包括经氧化还原或水解后能够产生气体的电解质；
R3、在所述工作电极和所述对电极之间施加剥离电压进行剥离操作，得到黑磷纳米片。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤R1中，所述热处理的升降温程序为：以恒定升温速率由室温升至750℃，在750℃下保持15min～240min；再以恒定降温速率降温390min～510min，由750℃降至500℃，在500℃下保持120min～240min；然后以恒定降温速率降温180min～300min，由500℃降至156℃；最后以恒定降温速率由156℃降至室温，降温时间不超过120min。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述电解液为H2SO4溶液、Na2SO4溶液、CH3COONH4溶液、HCl溶液、甲基-四烷基铵离子溶液、乙基-四烷基铵离子溶液或正丁基-四烷基铵离子溶液。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤R3中，在施加所述剥离电压之前，在所述工作电极和所述对电极之间施加低于所述剥离电压的浸润电压，以浸润所述黑磷晶块；在所述剥离操作的过程中，保持电流的恒定。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Au膜的厚度为10nm～500nm。


6.根据权利要求1～5任一所述的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，杨洁，潘争辉，俞强，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32