有机大分子修饰的二维纳米片复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种有机大分子修饰的二维纳米片复合材料及其制备方法，所述复合材料由二维纳米片与有机大分子复合而成；所述有机大分子修饰的二维纳米片复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1、将二维纳米片与有机大分子共混于水性液相介质获得混合分散液；S2、对步骤S1中所得混合分散液进行微波辐照，获得絮状沉淀；S3、对步骤S2中所得絮状沉淀进行离心、洗涤、真空干燥，即得有机大分子修饰的二维纳米片。本发明专利技术提供的有机大分子修饰的二维纳米片复合材料，在8

Two dimensional nano sheet composite modified by organic macromolecules and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
有机大分子修饰的二维纳米片复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于纳米材料
，具体涉及有机大分子修饰的二维纳米片复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着热辐射调控相关领域的发展，低红外发射率材料越来越多地引起研究者们的关注。现有技术中，低红外发射率材料主要包括人工光子结构和低红外发射率填料两大类。
[0003]人工光子结构主要有金属
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介电质
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金属超结构、一维光子晶体、分级超结构等，往往可以实现光谱选择性发射率。近年来，虽然人工光子结构获得了一定发展，但其面临的技术瓶颈也还非常显著，比如以光刻为基础的微纳加工工艺精度可控性差、复杂且昂贵，产品的红外发射率存在极化或者入射角度的敏感性和柔性差等(Mater.Today 2021,45,120)。
[0004]低红外发射率填料的制备通常只涉及化学合成和改性过程，且可通过涂覆、抽滤、冷冻干燥或静电纺丝等途径便捷且便宜地制备成涂层、薄膜、泡沫、纤维等柔性形态。传统的低红外发射率填料包括金属、聚合物和半导体三大类。金属填料，比如铝片、铜片具有0.1～0.3的红外发射率，但是它们在全波段都有着极高的反射率，除此之外，这类金属填料化学稳定性较差，长时间暴露在空气环境中难免发生氧化变性，从而会使得其红外发射率大幅度增加。聚合物低红外发射率填料主要是共轭导电高聚物，这类材料在不同电压下表现出可变的红外发射率，通常作为电致变红外发射率器件的柔性基底，这类材料的热稳定性通常较差，且本征的红外发射率较高。传统的半导体低红外发射率填料，例如金属氧化物，通常辅以掺杂、异质结构等方式调控其电子和声子结构(NPG Asia Mater.2020,12,32)，这类填料在热辐射和电磁调控领域具备很大潜力，且化学、热稳定性良好。然而，传统半导体填料的红外发射率通常为0.5～0.85，红外发射率偏高。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种有机大分子修饰的二维纳米片复合材料及其制备方法，可以解决现有技术中的上述缺陷。
[0006]本专利技术第一方面提供了一种有机大分子修饰的二维纳米片复合材料，所述复合材料由二维纳米片与有机大分子复合而成。
[0007]在本专利技术的一实施方式中，所述有机大分子为壳聚糖、DNA、胶原、蛋白质中的至少一种。
[0008]在本专利技术的一实施方式中，所述二维纳米片为过渡金属硫属化合物、层状双金属氢氧化物、金属有机骨架、过渡金属碳氮化物中的至少一种。
[0009]本专利技术第二方面提供了上述有机大分子修饰的二维纳米片复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0010]S1、将二维纳米片与有机大分子共混于水性液相介质获得混合分散液；
[0011]S2、对步骤S1中所得混合分散液进行微波辐照，获得絮状沉淀；
[0012]S3、对步骤S2中所得絮状沉淀进行离心、洗涤、真空干燥，即得有机大分子修饰的二维纳米片。
[0013]在本专利技术的一实施方式中，所述步骤S1中二维纳米片在液相介质中的分散浓度为0.05～3mg/mL。
[0014]在本专利技术的一实施方式中，所述步骤S1中二维纳米片与有机大分子的质量浓度比为10:1～1:2。
[0015]在本专利技术的一实施方式中，所述步骤S1中的水性液相介质为缓冲溶液，pH为5～9。
[0016]在本专利技术的一实施方式中，所述步骤S2中的微波辐照过程是在单模微波反应器中完成，辐照时间为0.5h～3h，微波功率为30～150W。
[0017]在本专利技术的一实施方式中，所述步骤S3中的离心、洗涤次数为2～6次，离心转速为500rpm～3000rpm，单次离心时间为5～30min。
[0018]在本专利技术的一实施方式中，所述步骤S3中的干燥温度为50～80℃，时间为3～24h。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0020]1、本专利技术实施例提供的有机大分子修饰的二维纳米片复合材料，该复合材料有机大分子和二维纳米片复合而成，在8
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14μm波段内均具备较低的(<0.4)平均红外发射率值；具体地说，本专利技术中有机大分子修饰二维纳米片的有机修饰程度高、且均匀，如此可以在二维纳米片的胺化界面充分地发挥有机
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无机界面协同效应，从而使得二维纳米片的红外发射率有效地降低；具体地说，这主要得益于二维纳米片的高比表面积、高浓度的表面原子浓度，经过富含氨基的有机大分子充分修饰后的二维纳米片，其电子结构得到修饰，声子结构也得到优化，从而有效降低红外光子
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声子的吸收作用，并且增强红外光子
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电子的反射作用，这两者都有益于半导体材料红外发射率的降低。
[0021]2、本专利技术实施例提供的有机大分子修饰的二维纳米片复合材料的制备方法，可以在低至30min的短时间内、有效地实现传统水热法通常须数十小时才能完成的有机改性过程，这是因为相较于较多模微波合成系统，基于单模微波反应系统提供的电磁场空间分布均匀，使得本专利技术制备有机大分子修饰二维纳米片能耗低、重复性高。
附图说明
[0022]图1为本专利技术中的一种有机大分子修饰的二维纳米片复合材料的制备方法流程图；
[0023]图2为本专利技术实施例1中壳聚糖修饰的MoSe2纳米片复合材料的XRD谱图；
[0024]图3为本专利技术实施例1中壳聚糖修饰的MoSe2纳米片复合材料的SEM图片；
[0025]图4为本专利技术实施例1中壳聚糖修饰的MoSe2纳米片复合材料的TEM图片；
[0026]图5为本专利技术实施例1中壳聚糖修饰的MoSe2纳米片复合材料的AFM图片；
[0027]图6为本专利技术实施例1中壳聚糖修饰的MoSe2纳米片复合材料的FTIR红外反射光谱。
[0028]图7为本专利技术实施例1、2、5、6、8、9、10、11中的有机大分子修饰的二维纳米片复合材料的平均红外发射率值图。
具体实施方式
[0029]在本文中，由「一数值至另一数值」表示的范围，是一种避免在说明书中一一列举该范围中的所有数值的概要性表示方式。因此，某一特定数值范围的记载，涵盖该数值范围内的任意数值以及由该数值范围内的任意数值界定出的较小数值范围，如同在说明书中明文写出该任意数值和该较小数值范围一样。
[0030]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应该理解，这些实施例仅用于说明本专利技术，而不用于限定本专利技术的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本专利技术做出的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。
[0031]二维纳米片是一类具备数十、数百纳米乃至微米级别横向尺寸，却有着原子级别厚度的薄片状纳米材料。自2004年Geim及其团队从石墨中以胶带粘得石墨烯以来(Science 2004，306,666)，越来越多的二维纳米片材料被成功剥离和制备，并广泛应用于催化、电子、能量存储和转换、生物医药、传感等领域(Chem.Rev.2017,117,62本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机大分子修饰的二维纳米片复合材料，其特征在于，所述复合材料由二维纳米片与有机大分子复合而成。2.根据权利要求1所述的有机大分子修饰的二维纳米片复合材料，其特征在于，所述有机大分子为壳聚糖、DNA、胶原、蛋白质中的至少一种。3.根据权利要求1所述的有机大分子修饰的二维纳米片复合材料，其特征在于，所述二维纳米片为过渡金属硫属化合物、层状双金属氢氧化物、金属有机骨架、过渡金属碳氮化物中的至少一种。4.一种根据权利要求1
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3任一项所述的有机大分子修饰的二维纳米片复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将二维纳米片与有机大分子共混于水性液相介质获得混合分散液；S2、对步骤S1中所得混合分散液进行微波辐照，获得絮状沉淀；S3、对步骤S2中所得絮状沉淀进行离心、洗涤、真空干燥，即得有机大分子修饰的二维纳米片。5.根据权利要求4所述的机大分子修饰的二维纳米片复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中二维纳米片在...

【专利技术属性】
技术研发人员：周涵，吴伟，范同祥，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：