一种有机硅功能化锑烯纳米片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种有机硅功能化锑烯纳米片，其为表面修饰有有机硅的锑烯纳米片。其能很好的分散在基质(尤其是玻璃基质)中，且在这些基质中可具有高的溶解度、分散度和掺杂浓度。本发明专利技术还公开了该有机硅功能化锑烯纳米片的制备方法和应用。备方法和应用。备方法和应用。

【技术实现步骤摘要】
一种有机硅功能化锑烯纳米片及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及锑烯纳米片。更具体地，涉及一种有机硅功能化锑烯纳米片及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]锑(Sb)，是第五主族的一种重要的金属单质。锑的二维纳米材料锑烯具有非凡的光学和电子特性，包括高稳定性，高的载流子迁移率以及具有可调节的带隙。因此，锑烯纳米片的制备、纳米结构的测量、纳米器件的组装、电学性能的测试等成为当今无机纳米材料领域的重要研究方向。锑烯纳米材料包括量子点、纳米线、纳米带、纳米管、纳米片、纳米晶等，传统的制备方法包括机械剥离法、液相剥离法、化学气相沉积法、外延生长法等。因为单一的纳米锑烯材料无法投入到实际使用中去，因此需要将纳米材料与有机或无机基质进行掺杂，制备成复合材料和器件。若直接进行物理共混，会造成掺杂不均匀、分散性差等弊端。因此需要对纳米材料进行合适的功能化来提高其在基质中的溶解度和分散度。

技术实现思路

[0003]本专利技术的第一个目的在于提供一种有机硅功能化锑烯纳米片，其能很好的分散在基质(尤其是玻璃基质)中，且在这些基质中可具有高的溶解度、分散度和掺杂浓度。
[0004]本专利技术的第二个目的在于提供一种有机硅功能化锑烯纳米片的制备方法。
[0005]本专利技术的第三个目的在于提供一种有机硅功能化锑烯纳米片的应用。
[0006]为达到上述第一个目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0007]一种有机硅功能化锑烯纳米片，其为表面修饰有有机硅的锑烯纳米片。
[0008]进一步地，所述有机硅通过化学键结合在该锑烯纳米片。
[0009]进一步地，所述有机硅上含有异氰酸酯基团、氰基、环氧基、羧基中的一种或几种；
[0010]进一步地，所述有机硅选自3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或几种。前述有机硅均可与羟基反应。
[0011]进一步地，所述锑烯纳米片表面含有羟基。
[0012]进一步地，所述体系纳米片由锑粉末进行液相剥离得到。其中，锑粉末的粒度可控制在2～5μm之间。通过该方法得到的锑烯纳米片表面含有羟基。同时本专利技术中还发现，通过该方法得到的表面含羟基的锑烯纳米片用于制备得到的有机硅功能化锑烯纳米片在玻璃基质中可具有更高的溶解度、分散度和掺杂浓度。
[0013]进一步地，本专利技术中提到的玻璃基质包括但不限于乙烯醇、甲基丙烯酸甲酯、甲基三乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷等。
[0014]为达到上述第二个目的，本专利技术采用下述技术方案：
[0015]一种有机硅功能化锑烯纳米片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0016]将表面含羟基的锑烯纳米片与有机硅反应，得到所述有机硅功能化锑烯纳米片。
[0017]进一步地，该表面含羟基的锑烯纳米片的尺寸大小约150nm左右，厚度约5
‑
7nm。
[0018]进一步地，所述表面含羟基的锑烯纳米片由锑粉末进行液相剥离得到。
[0019]进一步地，所述制备方法具体包括如下步骤：
[0020]将表面含羟基的锑烯纳米片与有机硅于溶剂中，在催化剂存在及保护气体气氛下进行回流反应，反应结束后，经提纯、离心，得有机硅功能化锑烯纳米片的分散液。
[0021]可以理解，得到有机硅功能化锑烯纳米片的分散液后，可进一步去除溶剂，得到纯的有机硅功能化锑烯纳米片。其中，溶剂的去除可为本领域的常规手段，如蒸发等，在此不赘述。
[0022]进一步地，所述回流反应的条件为：温度25
‑
100℃，时间6
‑
48h。
[0023]进一步地，所述保护气体选自氮气、氩气。
[0024]进一步地，所述溶剂选自异丙醇、乙醚、乙醇中的一种或几种的混合。
[0025]进一步地，所述催化剂选自乙酰丙酮铝、三氟化硼、乙酸中的一种或几种的混合。
[0026]进一步地，按重量份计，所述表面含羟基的锑烯纳米片的添加量为1
‑
50份，所述有机硅的添加量为10
‑
100份，所述催化剂的添加量为1
‑
5份。
[0027]本专利技术中还保护上述有机硅功能化锑烯纳米片在玻璃制品的制备中的应用。
[0028]进一步地，所述玻璃制品的玻璃基质包括但不限于乙烯醇、甲基丙烯酸甲酯、甲基三乙氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷等。
[0029]本专利技术的有益效果如下：
[0030]本专利技术中提供的有机硅功能化锑烯纳米片在玻璃基质中具有高的溶解度、好的分散性和高的掺杂浓度。本专利技术中提供的有机硅功能化锑烯纳米片的制备方法适用性广、操作简单，且该方法中优选采用由锑粉末进行液相剥离得到的表面含羟基的锑烯纳米片作为原料进行反应，使得制备得到的有机硅功能化锑烯纳米片具有更优的前述性能。
附图说明
[0031]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。
[0032]图1示出了实施例1中制备有机硅功能化锑烯纳米片的示意图。
[0033]图2示出了实施例1中制备的锑烯纳米片、有机硅功能化锑烯纳米片的傅里叶红外谱图。
[0034]图3示出了实施例1中锑烯纳米片(a)和有机硅功能化锑烯纳米片(b)的透射电镜照片。
[0035]图4示出了实施例1中有机硅功能化锑烯纳米片在异丙醇中的分散液照片。
[0036]图5示出了实施例1中有机硅功能化锑烯纳米片在异丙醇中的分散液放置30天后的照片。
[0037]图6示出了实施例1中作为对比的未经有机硅功能化的锑烯纳米片在异丙醇中的分散液放置30天后的照片。
[0038]图7示出了实施例1所得到的掺杂0.1wt％有机硅功能化锑烯纳米片的有机玻璃复合材料照片。
[0039]图8示出了掺杂0.1wt％未功能化锑烯纳米片和功能化锑烯纳米片的有机玻璃复合材料的透过率图。
[0040]图9示出了实施例1掺杂2wt％有机硅功能化锑烯纳米片有机玻璃复合材料照片。
[0041]图10示出了实施例1中掺杂2wt％未经有机硅功能化的锑烯纳米片有机玻璃复合材料照片。
[0042]图11示出了实施例2中有机硅功能化锑烯纳米片在异丙醇中的分散液照片。
[0043]图12示出了对比例1中锑粉末在水中的分散液的照片。
具体实施方式
[0044]为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0045]实施例1
[0046]有机硅功能化锑烯纳米片的制备方法，包括如下步骤：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机硅功能化锑烯纳米片，其特征在于，其为表面修饰有有机硅的锑烯纳米片。2.根据权利要求1所述的有机硅功能化锑烯纳米片，其特征在于，所述有机硅通过化学键结合在该锑烯纳米片。3.根据权利要求1所述的有机硅功能化锑烯纳米片，其特征在于，所述有机硅上含有异氰酸酯基团、氰基、环氧基、羧基中的一种或几种；优选地，所述有机硅选自3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的有机硅功能化锑烯纳米片，其特征在于，所述锑烯纳米片表面含有羟基。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的有机硅功能化锑烯纳米片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将表面含羟基的锑烯纳米片与有机硅反应，得到所述有机硅功能化锑烯纳米片。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢政，邢方园，赵军龙，周树云，王晶京，王真，李云飞，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：