本发明涉及石墨烯材料领域,确切地说是一种二维类石墨烯材料的制备。
背景技术:
实际上石墨烯本来就存在于自然界,只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨,厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。
石墨烯在实验室中是在2004年,当时,英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从高定向热解石墨中剥离出石墨片,然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分为二。不断地这样操作,于是薄片越来越薄,最后,他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片,这就是石墨烯。这以后,制备石墨烯的新方法层出不穷,经过5年的发展,人们发现,将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不远了。因此,在随后三年内, 安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在单层和双层石墨烯体系中分别发现了整数量子霍尔效应及常温条件下的量子霍尔效应,他们也因此获得2010年度诺贝尔物理学奖。
在发现石墨烯以前,大多数物理学家认为,热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。所以,它的发现立即震撼了凝聚体物理学学术界。虽然理论和实验界都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在,但是单层石墨烯在实验中被制备出来。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种二维类石墨烯材料的制备。
上述目的通过以下方案实现:
一种二维类石墨烯材料的制备 ,其特征在于:包括以下步骤:
(1)将层状材料在溶剂中超声分散,制成浓度10-20%的石墨烯分散液;
(2)在步骤(1)得到的石墨烯的分散液中加入二氧化钛,调节反应混合物的pH值,使pH值不大于7,在30℃~50℃下进行快速剪切,得到粗产物;(3)粗产物于-25--10℃下静置1-2h后,减压蒸馏,洗涤;
(4)90-170℃下干燥,得到二维类石墨烯材料。
所述的一种二维类石墨烯材料的制备 ,其特征在于:
所述的层状材料指的是石墨烯、金属,半金属,半导体,绝缘子,超导体和拓扑绝缘体和热电气中的一种。
所述的一种二维类石墨烯材料的制备 ,其特征在于:
所述的石墨烯是从原始的石墨衍生的;金属指的是NiTe2,VSe2;半金属指的是WTA2,TcS2;半导体指的是WS2 ,WSE2,二硫化钼,MoTe2,TAS2,RhTe2,PdTe2中的一种;绝缘子指的是H-BN,HfS2;超导体指的是NbS2,NbSe2,NbTe2,TaSe2中的一种。
层状材料如石墨烯(通常是从原始的石墨衍生的),金属(例如,NiTe2,VSe2),半金属(例如,WTA2,值TcS2),半导体(例如,WS2 WSE2的选,二硫化钼,MoTe2,TAS2,RhTe2,PdTe2),绝缘子(如H-BN,HfS2),超导体(如的NbS2,NbSe2,NbTe2,TaSe2)和拓扑绝缘体和热电气(例如,Bi2Se3,Bi2Te3基)。溶液中分散的材料的厚度取决于二维材料的层数。
本发明的有益效果为:本发明方法具有产率高、制备工艺简单、成本低、易于规模化生产等特点。
具体实施方式
一种二维类石墨烯材料的制备 ,包括以下步骤:
(1)将层状材料在溶剂中超声分散,制成浓度20%的石墨烯分散液;
(2)在步骤(1)得到的石墨烯的分散液中加入二氧化钛,调节反应混合物的pH值,使pH值不大于7,在50℃下进行快速剪切,得到粗产物;(3)粗产物于-15℃下静置1h后,减压蒸馏,洗涤;
(4)120℃下干燥,得到二维类石墨烯材料。
所述的层状材料指的是石墨烯、金属,半金属,半导体,绝缘子,超导体和拓扑绝缘体和热电气中的一种。
溶液中分散的材料的厚度取决于二维材料的层数, 单层约10%, 多层少于30%,其余为60%左右的2-3层结构。