[發明專利]一種GaSe納米材料、液相剝離方法及其應用

有效

• 申請號: 202011097583.6
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112265969B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 張志勇;高虹;齊曉斐;曲瑞;郭昱希;鄒雷登;趙武;王雪文;趙麗麗
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: C01B19/00
• 分類號: C01B19/00;B82Y40/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 孫雅靜

本發明公開了一種GaSe納米材料、液相剝離方法及其應用，包括將硒化鎵和異丙酮混合得到混合溶液，將所述的混合溶液放置在水浴中，進行超聲分散后得到初始分散液，向所述初始分散液中再加入異丙酮并放置在水浴中，分離取上清液并進行二次超聲分散，分離取上清液干燥即得。其厚度可通過調節實驗溫度或離心轉速來控制，在制備不同厚度材料的過程中不需要任何模板，工藝簡單且成本較低，所制備的二維GaSe納米材料數量較多，分散均勻，薄厚均勻，能夠根據需要控制不同實驗條件制作不同厚度的GaSe納米材料。

技術領域

本發明屬于二維材料領域，是一種GaSe納米材料、液相剝離方法及其應用。

背景技術

III-VI族硫族化物(MX；M＝Ga，In；X＝S，Se，Te)是一種新型的半導體層狀二維(2D)材料。硒化鎵(GaSe)是這種新型半導體層狀化合物的一個代表性化合物。硒化鎵是一種p型材料，且晶體顯示層狀六方結構。硒化鎵具有強的面內共價鍵和弱的面外范德華相互作用、較高載流子遷移率、合適的光學帶隙、非線性光學性質和光響應特性，所以在太陽能電池、非線性光學、赫茲發生器、高速電子器件等領域有廣闊的應用前景。

多層的GaSe是直接帶隙半導體(2.1eV)，單層的GaSe是間接帶隙半導體(3.0eV)。單層硒化鎵還被預測具有用于太陽能水分解的合適的能帶、優異的熱電效應、出色的載流子遷移率、感光度和高感應能力。目前常用的制備GaSe納米片的方法很多，濕法如水熱法，制備方法簡便，但質量低，材料的性能較差；機械剝離制備的GaSe納米片結晶度高，但產率低，耗時嚴重；化學氣相沉積(CVD)法非常昂貴，并且需要轉移技術。分子束外延(MBE)法操作較為復雜，效率較低。因此，如何簡便有效地制備GaSe納米材料仍是值得研究人員探索的重要課題。

發明內容

針對現有液相剝離制備方法的缺陷和制備過程中時間長及設備要求高的問題，本發明公開一種GaSe納米材料、液相剝離方法及其應用，包括將硒化鎵和異丙酮混合得到混合溶液，將所述的混合溶液放置在水浴中，進行超聲分散后得到初始分散液，向所述初始分散液中再加入異丙酮并放置在水浴中，分離取上清液并進行二次超聲分散，分離取上清液干燥即得。

進一步的，所述的初始分散液中硒化鎵和異丙酮的質量比0.015～0.03。

具體的，所述的再加入異丙酮的加入量與初始分散液中的異丙酮的加入量相同。

進一步的，所述的超聲分散的速度為8000～10000rpm。

進一步的，所述的水浴溫度為25～40℃。

進一步的，所述的超聲時間為2～4h。

一種GaSe納米材料，所述的GaSe納米材料由本發明所述的GaSe納米材料的液相剝離方法剝離得到。

進一步的，所述的GaSe納米材料的每層的厚度為1.2～8.8nm。

本發明所述的GaSe納米材料的液相剝離方法用于制備GaSe納米材料。

本發明的優點為：

(1)本發明制備的GaSe納米材料具備不同形貌厚度，包括：柳葉狀GaSe與薄片GaSe，反應所得的上清液為淺黃色或透明色；反應所得納米材料的厚度越薄，上清液的顏色越淡；超聲溫度越高，相同超聲時間里所得GaSe納米材料越薄，在40℃時所得二位薄片最??；液相剝離法制備GaSe納米材料的方法所需設備簡單，價格低廉可以根據需要選取適合的超聲溫度和離心轉速進行材料的制備。

(2)本發明在制備不同形貌厚度的GaSe納米材料時，僅使用最簡單傳統的超聲設備，通過對藥品比例，超聲溫度和離心轉速的調控即可實現，無需使用任何模板，工藝簡單且成本低廉。

(3)所制備的GaSe納米材料形狀清晰，分散均勻，產率較高，能夠根據需要選取不同厚度納米材料進行研究和應用。

附圖說明