[發明專利]二維材料的剝離方法

在審

• 申請號: 201711333681.3
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN109956499A
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發明（設計）人: 孫蓉;關智姝;羅遂斌;沈艷彬;于淑會
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: C01G39/06
• 分類號: C01G39/06;B82Y30/00;C01B21/064
• 代理公司: 深圳市恒申知識產權事務所(普通合伙) 44312
• 代理人: 袁文英

本發明屬于納米材料技術領域，具體涉及一種二維材料的剝離方法。包括如下步驟：提供二維材料原始粉末和表面活性劑；將所述二維材料原始粉末和所述表面活性劑溶于極性溶劑中，得混合溶液；將所述混合溶液進行球磨處理后離心分離，得二維材料薄片。本發明的二維材料的剝離方法具有工藝簡單、易操作的特點，其生產效率高，可大規模制備，有利于工業化生產，而且對環境環保無污染。

技術領域

本發明屬于納米材料技術領域，具體涉及一種二維材料的剝離方法。

背景技術

2004年，英國曼徹斯特大學物理學家Andre·Geim和Konstantin·Novoselov利用普通膠帶成功從石墨中分離出單層石墨烯后，就迅速引起了全球科學家們的極大關注。二維材料具有獨特的電學、光學性質和二維結構，在催化劑、固態潤滑、納米電子、光電和能量存儲領域吸引了極大關注。

目前，二維材料的制備方法主要有以下幾種：機械剝離法、化學氣相沉積法(CVD法)、鋰離子插層法和液相剝離法。(1)機械剝離法是將二維結構晶體材料剝離得到二維材料納米片最簡單的一種方法，其最大的優點就是制備工藝簡單。機械剝離法制備的二維材料納米片具有純度高、晶體質量好和簡單易得的優點，但是剝離過程中尺寸不易控制且重復性差，制備的產品產量極低。(2)化學氣相沉積法是將含有構成薄膜元素的化合物或氣體反應劑以及所需保護氣體通入反應室，在基體表面上利用氣相化學反應沉積固態薄膜的過程，是一種制備材料的氣相生長方法。CVD法用于制備二維材料納米片具有很大潛力，用此方法制備的二維晶體材料具有尺寸大小和厚度可控，電學性能優異等優點。但是CVD法難以精確地控制化學計量比，而且這種方法成本高，產量低。(3)鋰離子插層法制備二維材料納米片是在鋰離子電池裝置中，鋰作為電池的陽極，二維晶體作為陰極，在放電過程中將鋰離子嵌入二維材料層并形成嵌鋰化合物，嵌鋰化合物在水或乙醇溶劑中劇烈反應產生大量氫氣增大層間距，最終剝離得到單層、少層的MoS₂。(4)液相剝離法一般是通過將大塊二維晶體材料和適當的溶劑如乙醇、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)混合并超聲處理，超聲處理使二維材料的層間范德華力斷開，溶劑和二維材料的相容的表面能使剝脫的片層在溶劑中能夠均勻分散。液相剝離法能大規模的制備MoS2納米片的分散液，操作方法簡單，但是，往往需要很長的時間超聲處理，而且超聲過程中往往用到有機溶劑如N-甲基吡咯烷酮(NMP)，有機溶劑價格昂貴，而且往往有毒性，在處理時需要特別注意。

因此，總的來說，現有技術制備二維材料存在諸多不足。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種二維材料的剝離方法，旨在解決現有前現有二維材料的制備技術存在效率低、產量小、高成本和環境污染的技術問題。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明提供一種二維材料的剝離方法，包括如下步驟：

提供二維材料原始粉末和表面活性劑；

將所述二維材料原始粉末和所述表面活性劑溶于極性溶劑中，得混合溶液；

將所述混合溶液進行球磨處理后離心分離，得二維材料薄片。

本發明提供的二維材料的剝離方法，屬于二維材料的液相剝離方法，即二維材料原始粉末在表面活性劑的輔助下，在液相中通過球磨工藝處理，并采用離心分離的方式將二維材料薄片和未剝脫的大塊二維材料分離。本發明的二維材料的剝離方法具有工藝簡單、易操作的特點，其生產效率高，可大規模制備，有利于工業化生產，而且對環境環保無污染。

附圖說明

圖1為本發明實施例1中的二硫化鉬二維材料剝離原理圖；

圖2為本發明實施例1中獲得的二硫化鉬二維材料的透射電子顯微圖像；

圖3為本發明實施例1中獲得的二硫化鉬二維材料的高倍透射電子顯微圖像；