[發明專利]一種離子插層型二維材料的制備方法

有效

• 申請號: 201611186961.1
• 申請日: 2016-12-20
• 公開（公告）號: CN106629613B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 周軍;胡志覓;肖旭;黃亮
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C01B13/14
• 分類號: C01B13/14
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 趙偉

本發明公開了一種離子插層型二維材料的制備方法，采用熔鹽法，在預定溫度下使鹽成為熔融態，并將金屬鹽前驅物加入熔鹽中，反應預定時間后取出，冷卻后清洗、抽濾烘干后，獲得離子插層型的二維材料；可制得陽離子插層型的二維金屬氧化物和陰離子插層型的二維金屬氫氧化物；所制得的二維材料中的陽離子和陰離子的種類可以由熔鹽與金屬鹽的材料來調控；也可采用該方法來制備其他離子插層型二維材料，所制得的離子插層型二維材料在儲能，催化，離子交換等方面具有極大的應用前景。

技術領域

本發明屬于納米二維材料制備領域，更具體地，涉及一種離子插層型二維材料的制備方法。

背景技術

二維材料由于其具有原子層厚度，能夠暴露更多的原子而具有很多特殊的物理化學性質，并因此廣泛應用在超導，場效應管，電催化以及能源存儲方面。

目前，二維材料的合成方法主要包括剝離法，化學氣相沉積法以及濕法化學法。剝離法可以對具有二維結構的塊體材料進行快速的剝離而產生納米片，但是通常產率較低，合成的二維材料的質量也并不均一；化學氣相沉積法是制備大面積高質量且厚度可控的二維材料的行之有效的方法，但昂貴的造價以及繁雜的制備工藝極大的阻礙了其商業化生產；濕法化學法通常采用表面活性劑等添加劑來輔助合成二維材料，能夠實現大面積制備，但反應時間比較長且后期需要去除掉有機雜質；要實現快速高效的制備出大面積高質量的二維材料，特別是離子插層型的二維材料，依然是一個很大的挑戰。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種離子插層型的二維材料的制備方法，其目的在于實現具有二維形貌的離子插層型二維材料的快速高效合成。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種離子插層型的二維材料的制備方法，以低熔點的鹽作為熔鹽，以金屬鹽作為前驅物，將前驅物加入熔融態的熔鹽中反應，將反應獲得的產物冷卻后清洗得到離子插層型的二維材料粉末；其中，低熔點的鹽是指熔點不高于400攝氏度的鹽；

獲得的離子插層型的二維材料的結構均是以[MO_x]多面體或[M(OH)_x]多面體為單元排列組合而成板層結構，且陽離子、陰離子或水分子插層在層間，以穩定二維材料的層狀結構；其中，M是指金屬陽離子，x是與金屬元素結合的O^2-或是OH^-的數量。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：

(1)本發明提供的這種制備方法實現了快速高效的制備離子插層型二維材料；

(2)采用本發明提供的這種制備方法，可便捷實現離子插層型二維材料的大規模生產；

(3)采用本發明提供的這種制備方法，可通過對熔鹽種類的調節實現對層間的離子種類的調控；

(4)采用本發明提供的這種制備方法，制備成本低廉，樣品清洗處理過程簡單，且無需進一步分離即可制備均一的離子插層型二維材料。

附圖說明

圖1是實施例所制備的離子插層型二維材料的結構示意圖；

圖2為實施例2所制備的二維K_0.27MnO₂·0.54H₂O納米片的SEM圖片；

圖3為實施例2所制備的二維K_0.27MnO₂·0.54H₂O納米片的TEM圖片；

圖4為實施例2所制備的二維K_0.27MnO₂·0.54H₂O納米片的XRD圖片；