[發明專利]一種二維六邊形碲納米片的制備方法及在醫學光電探測器上的應用

有效

• 申請號: 202010905383.2
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN111977619B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 陳嘉敏;胡海國;張家宜
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: C01B19/02
• 分類號: C01B19/02;A61B6/00
• 代理公司: 廣州專才專利代理事務所(普通合伙) 44679
• 代理人: 林玲

本發明提供了一種二維六邊形碲納米片的制備方法，包括以下步驟：制備混合體系：提供穩定劑并溶解于無水乙醇中，將包含穩定劑的無水乙醇轉移至容器中，攪拌包含穩定劑的無水乙醇溶液并向其中加入碲化氫鈉溶液，密封容器并將容器轉移至30～60℃條件下反應5～30min，制得包含二維六邊形碲納米片的混合體系；純化二維六邊形碲納米片：將包含二維六邊形碲納米片的混合體系離心收集二維六邊形碲納米片沉淀，真空干燥，制得二維六邊形碲納米片。本發明二維六邊形碲納米片的制備方法具有操作簡單、成本低、節能環保、反應所需時間短等優點。本發明還提供了該二維六邊形碲納米片的制備方法的應用。

技術領域

本發明涉及納米材料制備技術領域，具體涉及一種二維六邊形碲納米片的制備方法，本發明還涉及該二維六邊形碲納米片的制備方法在制備醫學光電探測器上的應用。

背景技術

碲作為一種典型的非層狀二維材料，最近已引起了研究者們的廣泛關注。其具有很多優良的性質，例如快速的光電導性、高的熱電性、大的壓電性和出色的非線性光學特性。這些優越的性質使得碲具有廣泛的應用，如場效應晶體管、氣體傳感器、超快光子學、光電探測器和生物醫學。此外，與黑磷和鈣鈦礦等其他二維材料不同，少層的二維碲材料在外界環境中表現出良好的穩定性。然而，因為碲具有各向異性鏈狀的晶體結構，所以在其制備過程中，碲材料很容易形成一維納米結構，如納米線、納米棒和納米管。因此，盡管在器件制造中需要大面積薄層二維碲納米材料，但是其制備方法相對比較少，并且都具有一定的缺陷。

2014年，Wang等人通過分子束外延技術在柔性云母片上合成了高質量的二維六角形碲納米片。由于云母片表面存在化學惰性的表面，所以在其表面上吸附的碲原子可以進行橫向遷移，從而促進了六角形碲納米片的橫向生長。所獲得的六角形碲納米片的橫向尺寸為6～10μm，厚度為30～80nm。但是，這種合成方法需要相對比較苛刻的氣相沉積條件，如需要真空密封、需要惰性氣體氬氣填充石英管以及反應溫度比較高(750℃)。

另外，Wang等人使用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作為表面活性劑，通過水熱法合成了大尺寸(50～100μm)并且相對比較薄(10～100nm)的碲納米片。此外，通過進一步的溶劑輔助處理技術后可以制備得到單層碲納米片。但是，盡管這種方法可以得到大量高質量和大尺寸的碲納米片，但仍需要相對較高的反應溫度(180℃)和較長的反應時間(大約30h)。除了這些自下而上的制備方法外，Xie等人還提出了一種簡單的基于溶劑輔助超聲剝離的自上而下的方法。通過此方法可以制備得到超薄的碲納米片(橫向尺寸為41～177.5nm，厚度為5.1～6.4nm)。另外，盡管超聲能量和溶劑輔助產生的外力可以成功地將碲材料從塊狀剝離到幾層甚至單層，但是得到的納米片尺寸相對較小，無法達到產業制備和器件裝備的要求。因此，開發一種簡單以及快速的方法來制備高質量且大尺寸的二維碲納米片，成為當下碲納米片產業化應用的瓶頸。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種二維六邊形碲納米片的制備方法，本發明還提供了該二維六邊形碲納米片的制備方法在制備光電器件、熱電器件及壓電器件上的應用，以解決現有的二維碲納米片制備方法存在的缺陷，包括制備的二維碲納米片尺寸相對較小、厚度較大，制備工藝復雜，工藝條件要求相對較高等。

第一方面，本發明提供了一種二維六邊形碲納米片的制備方法，包括以下步驟：

制備混合體系：提供穩定劑并溶解于無水乙醇中，將包含穩定劑的無水乙醇轉移至容器中，攪拌包含穩定劑的無水乙醇溶液并向其中加入碲化氫鈉溶液，密封容器并將容器轉移至30～60℃條件下反應5～30min，制得包含二維六邊形碲納米片的混合體系；

純化二維六邊形碲納米片：將包含二維六邊形碲納米片的混合體系離心收集二維六邊形碲納米片沉淀，真空干燥，制得二維六邊形碲納米片；

所述穩定劑為表面活性劑。