[發明專利]一種單層自組裝金納米顆粒/二硫化鉬復合膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710403077.7
• 申請日: 2017-06-01
• 公開（公告）號: CN107116231B
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 萬艷芬;楊鵬;尹航;馬謖;吳治涌;王潤卉
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;B22F1/00;C23C16/30;C23C28/00
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本發明公開了一種單層自組裝金納米顆粒/二硫化鉬復合膜及其制備方法，該單層自組裝金納米顆粒/二硫化鉬復合膜的制備方法主要包括：厚度為6nm的金納米顆粒自組裝單層薄膜、二硫化鉬單層薄膜；這兩種薄膜材料依靠范德華力形成單層自組裝金納米顆粒/二硫化鉬復合膜，并與基底材料構成整體。本發明充分利用單層自組裝金納米顆粒/二硫化鉬復合膜中金納米顆粒自組裝單層薄膜和二硫化鉬單層薄膜的協同激發作用能夠產生光電性能高增益，制備的單層自組裝金納米顆粒/二硫化鉬復合膜厚度均一可控，金納米顆粒自組裝單層薄膜的集體表面等離子激元共振效應作為激發泵浦，能夠極大增強二硫化鉬單層薄膜的光致發光和光電轉換效率，在未來光電器件、生物光子學、場效應晶體管、光探測器等光電領域具有極大優勢。

技術領域

本發明屬于材料技術領域，更進一步涉及納米材料制備技術領域中的一種單層自組裝金納米顆粒/二硫化鉬復合膜的制備方法。本發明可用于單層自組裝金納米顆粒/二硫化鉬復合膜的制備。

背景技術

二硫化鉬作為最具代表性的新興二維層狀材料之一，是繼石墨烯之后又一備受關注的半導體材料，其層與層間靠較弱的范德華力相結合，因而可以被剝離成二維層狀納米材料，其物理性質具有明顯的厚度依賴性，隨著原子層數的減少，其由間接帶隙過渡到直接帶隙，光致發光、光電轉換效率也出現相應程度的增強，使其在光電子、能量存儲和場效應晶體管等眾多領域具有良好的應用前景。然而，單一的二硫化鉬光致發光和光電轉換效率還不夠高，已不能滿足當前光電領域對其性能提出的更高需求。目前，有效提高二硫化鉬光致發光和光電轉換效率的方法一般是將貴金屬納米材料與二硫化鉬進行雜化，因其高效的協同激發作用可以產生光電性能高增益，尤其最具代表性的金納米顆粒因其優異的表面等離子激元共振特性而受到了重點關注。在可控生長條件下，均勻的球形金納米顆粒呈各向同性，且金納米顆粒能夠自組裝為單層薄膜，表現出更加優異的集體光學響應。本課題組已授權專利技術“一種金納米顆粒自組裝可移植單層薄膜的制備方法”（專利號：ZL201510765301.8）中公開了一種金納米顆粒自組裝可移植單層薄膜的制備方法。該專利技術制備的金納米顆粒自組裝單層薄膜大面積連續，厚度均一可控，穩定性好，可長時間保存，能在任意基片上進行移植，且實現自組裝的金納米顆粒的平均粒徑為6nm，尺寸偏差約為6%，適合利用其集體等離子激元共振效應作激發泵浦。

相比于直接采用金納米顆粒修飾二硫化鉬，通過粒徑分布均勻的金納米顆粒自組裝形成可移植的金納米顆粒單層薄膜，能夠使得大面積周期排列的金納米顆粒均勻地覆蓋到二硫化鉬單層薄膜上，利用其卓越的集體表面等離子激元共振效應作為激發泵浦，最大限度地增強二硫化鉬單層薄膜的光致發光和光電轉換效率。

國家納米科學中心申請的專利技術“一種二硫化鉬/金納米棒復合材料、制備方法及用途”（申請號201410815045.4，申請公布號CN104525938 A）中公開了一種二硫化鉬/金納米棒復合材料、制備方法及用途。該方法依靠靜電作用，將呈負電性的二硫化鉬納米片和呈正電性的金納米棒復合，得到二硫化鉬/金納米棒復合材料，金納米棒在30nm左右，并指出該二硫化鉬/金納米棒復合材料可用于光熱治療。該專利技術存在的不足之處是：金納米棒是一維納米材料，其固有的各向異性使金納米棒之間的相互作用具有方向依賴性，因此其等離子激元共振效應差于更小尺寸且呈各向同性的球形金納米顆粒。

濟南大學申請的專利技術“一種Au納米顆粒修飾三維分級結構花球狀二硫化鉬的制備方法”（申請號201510418712.X，申請公布號CN105152215 A）中公布了一種Au納米顆粒修飾三維分級結構花球狀二硫化鉬的制備方法。該發明以氯金酸，硼氫化鈉，L-賴氨酸和已制備的二硫化鉬為原料，在常溫下反應合成一種Au修飾三維分級結構花球狀二硫化鉬，且所得Au修飾三維分級結構花球狀二硫化鉬可用于化工催化、光催化劑氣敏傳感器等領域。該專利技術存在的不足之處是：金納米顆粒的粒徑不均一，尺寸偏差較大，且其在三維分級結構花球狀二硫化鉬上的沉積密度小且不均勻。