[發(fā)明專利]一種液相法制備銻烯的方法

有效

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• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107089682B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發(fā)明（設計）人: 趙敏;位兵偉;張華;曹海亮;郭俊杰
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C01G30/00
• 分類號: C01G30/00
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源;曹一杰

一種液相法制備銻烯的方法，通過將片狀β?銻與植酸的水溶液混合，依次經超聲裂解處理和離心處理后，將產物的上清液中分散大量單層或少層銻烯。本發(fā)明可大量生產最低至單層的銻烯，方法成本低，產量高，有利于對銻烯的進一步科學研究及推廣應用。

技術領域

本發(fā)明涉及新型二維材料的制備，具體為一種液相法制備銻烯的方法。

背景技術

自石墨烯被發(fā)現以來，二維材料因獨特的維度特性在基礎與應用方面均成為前沿研究熱點。近年來，該領域的研究從石墨烯開始，向二硫化物及第四族（硅、鍺、錫），再向第五族（磷、砷、銻、鉍）逐步拓展。原子級厚度二維晶體材料，如石墨烯、硅烯和鍺烯等，展現出卓越的性能，被廣泛應用于信息和能源器件。然而，這些碳族二維晶體也暴露了嚴重的弱點即零帶隙，嚴重影響了它們在電子和光電子器件中的應用。此外，硫化物二維晶體帶隙小于2.0 eV，而氮化硼（白石墨烯）帶隙則高達6.0 eV。顯然，二維半導體的帶隙、響應光譜波段存在嚴重缺失，影響了相應器件的發(fā)展。2015年初，曾海波教授團隊從理論上預測了銻烯并指出它們是帶隙適中并易調制成直接帶隙的二維半導體，該二維材料的穩(wěn)定性非常引人注目。一方面，所選取的母體晶體結構是它們最穩(wěn)定的構型，其層間作用力僅與六方氮化硼接近。另一方面，銻烯中每個原子遵循八電子配位，自我調整形成了高穩(wěn)定的波浪狀二維結構。因此，實驗上很可能通過機械剝離、液相剝離、氣相生長等制備這類材料。其次，該二維材料展現了具有重要應用前景的電子結構轉變。銻的塊體是典型的半金屬。而第一性原理計算結果顯示，當減薄到一個原子厚度后，它們轉變成了間接帶隙半導體，帶隙值為2.28eV，正好對應于藍光光譜范圍。此外，加載微小的雙軸應變，就可實現從間接到直接帶隙的轉變，以及帶隙大小的調控。這些電子結構特征表明，銻烯在藍光探測器、LED、激光器方面具有應用潛力，甚至可用于柔性透明力-電、力-光傳感器。

采用類似剝離石墨烯的方法, Pablo Ares教授研究組采用機械剝離法成功獲得了納米厚度的銻烯晶體，實驗證明少層銻烯在室溫下有較好的穩(wěn)定性，但該制備方法效率低，不利于對銻烯的研究和應用。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對現有技術存在的機械剝離、效率低、質量不穩(wěn)定，本發(fā)明提出一種單層或少層銻烯的液相剝離制備方法,可大量生產最低至單層的銻烯，方法成本低，產量高，有利于對銻烯的進一步科學研究及推廣應用。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現的：

一種液相法制備銻烯的方法，所述方法是按下列步驟進行的：

將銻粉（片狀β-銻）與植酸溶劑混合，二者比例為0.5mg/ml-500mg/ml，經超聲裂解處理和離心處理后，將產物的上清液滴加于襯底上后經旋涂或烘干得到單層或少層銻烯；所述植酸溶劑為植酸的水溶液，濃度為10~50 wt.%，超聲裂解處理所采用功率為100-500W，超聲時間為2-12h，水溫控制在5-20 ℃之間，離心處理所采用的轉速為3000rpm-12000rpm。

只有采用本發(fā)明所述的工藝，如銻粉和植酸溶劑的比例、植酸的濃度、超聲裂解的參數（功率、時間、溫度）以及離心的轉速才能夠得到單層或少層銻烯。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所制備的銻烯的可用于制備場效應晶體管、二極管、太陽能電池及光電探測器件。與現有技術相比，本發(fā)明可大量生產最低至單層的銻烯，方法成本低，產量高，有利于對銻烯的進一步科學研究及推廣應用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明制備的少層銻烯。

具體實施方式

一種液相法制備銻烯的方法，所述方法是按下列步驟進行的：