[發(fā)明專利]一種利用二維平面納米導電材料側面的電化學一維納米電極及其制備方法與應用

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• 申請日: 2022-11-07
• 公開（公告）號: CN115901888A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發(fā)明（設計）人: 曹陽;胡晟;周麗君;楊重陽
• 申請（專利權）人: 廈門大學;嘉庚創(chuàng)新實驗室
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N27/416;B82Y15/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京正桓知識產權代理事務所(普通合伙) 11979
• 代理人: 于寶慶

1.一種利用二維平面納米導電材料側面的電化學一維納米電極，其特征在于，所述二維平面納米導電材料的兩面均采用非導電材料封裝，形成非導電材料頂層/二維平面納米導電材料中間層/非導電材料底層結構的異質結，所述異質結設置在基體上，其中，所述異質結至少一部分側面的二維平面納米導電材料作為電化學一維反應區(qū)域，所述異質結至少另一部分側面與電極接觸，使得二維平面納米導電材料可以經由所述電極與外電路電連接。

2.如權利要求1所述的電化學一維納米電極，其特征在于，所述電化學一維反應區(qū)域的厚度不小于0.4nm。

3.如權利要求1或2所述的電化學一維納米電極，其特征在于，所述非導電材料底層和頂層為選自氮化硼、云母、二氧化鉿和氟化鈣中的至少一種。

4.如權利要求1至3任一項所述的電化學一維納米電極，其特征在于，所述二維平面納米導電材料為選自石墨烯、過渡金屬硫化物、二維鹵化物、三硫化二砷、二維氧化物、層狀雙金屬氫氧化物、黑鱗和硒化銦中的至少一種。

5.如權利要求1至3任一項所述的電化學一維納米電極，其特征在于，所述二維平面納米導電材料是選自以下的至少一種或者多種材料的疊層：石墨烯、過渡金屬硫化物、二維鹵化物、三硫化二砷、二維氧化物、層狀雙金屬氫氧化物、黑鱗和硒化銦。

6.如權利要求1至5任一項所述的電化學一維納米電極，其特征在于，所述基體為選自表面氧化的硅基體SiO₂/Si、Si₃N₄和石英中的至少一種。

7.如權利要求1至6任一項所述的電化學一維納米電極，其特征在于，所述異質結除具有電化學一維反應區(qū)域的側面和與所述電極接觸的側面外，其余面積均被封裝保護。

8.如權利要求1至7任一項所述的電化學一維納米電極，其特征在于，所述電極是設置于所述基體上的選自Au、Ti、Ni、Cr和石墨中的至少一種。

9.一種制備如權利要求1至8任一項所述的電化學一維納米電極的方法，其特征在于，包括通過干法轉移技術在基體上形成非導電材料頂層/二維平面納米導電材料中間層/非導電材料底層異質結的步驟以及暴露所述異質結的至少一部分側面形成電化學一維反應區(qū)域的步驟。

10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述通過干法轉移技術在基體上形成非導電材料頂層/二維平面納米導電材料中間層/非導電材料底層異質結的步驟包括在基體上形成非導電材料底層的步驟、通過干法轉移在非導電材料底層形成二維平面納米導電材料中間層的步驟以及在二維平面納米導電材料中間層上形成非導電材料頂層的步驟。

11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，通過剝離將非導電材料底層形成在基體上。

12.如權利要求9或10所述的方法，其特征在于，通過干法轉移將非導電材料頂層形成在二維平面納米導電材料中間層上。

13.如權利要求9至12任一項所述的方法，其特征在于，所述暴露所述異質結的至少一部分側面形成電化學一維反應區(qū)域的步驟包括采用離子束刻蝕出非導電材料頂層/二維平面納米導電材料中間層/非導電材料底層異質結的至少部分側面。

14.如權利要求13所述的方法，所述離子束刻蝕使用三氟甲烷刻蝕異質結的非導電材料底層和頂層，并使用含氟、氧、氮和/或硫的物質刻蝕異質結的二維平面納米導電材料中間層。

15.如權利要求14所述的方法，包括對電化學一維反應區(qū)域的二維平面納米導電材料中間層進行修飾。