本发明涉及用力化学法对黑磷晶体进行精细化粉碎和剥离，得到单层黑磷烯、寡层黑磷烯和纳米黑磷片。所得的单层黑磷烯、寡层黑磷烯和纳米黑磷片是一种新型的功能性半导体材料，既可单独使用，也可与石墨烯、纳米石墨片等复合后使用，在电子、发光、电池、建材、装饰、日用等领域有广泛的用途。
背景技术：
二维石墨烯的电子结构中不具备能隙，从而在电子学应用中不能实现电流的“开”和“关”，这就弱化了其取代计算机电路中半导体开关的用途。为此，有学者发现黑磷是石墨烯的潜在竞争者。黑磷也有类似石墨的二维结构，其片层厚度为一个原子，并有着天然的带隙。黑磷的原子与石墨烯一样，是六角形排布，但其表面轻微起皱。再加上带隙，可以在绝缘和导电两种状态中转换，电子迁移速度快。
黑磷烯这种材料在电子领域能否应用的关键是能否找到高效制备单层黑磷的方法，并把其沉积在介质上。
本发明所披露的制备方法，是采用力化学法对黑磷晶体进行精细化粉碎和剥离，得到单层黑磷烯、寡层黑磷烯和纳米黑磷片。得到的黑磷烯不仅质量高，结构缺陷少，而且可量产，可大规模制备，因而可以进行大规模应用。
技术实现要素：
本发明涉及用力化学法对黑磷晶体进行精细化粉碎和剥离，得到单层黑磷烯、寡层黑磷烯和纳米黑磷片。所得的单层黑磷烯、寡层黑磷烯和纳米黑磷片是一种新型的功能性半导体材料，既可单独使用，也可与石墨烯、寡层石墨烯和纳米石墨片等复合后使用，在电子、发光、电池、建材、装饰、日用等领域有广泛的用途。
本发明的目的是这样实现的：
黑磷晶体是用于制备单层黑磷烯、寡层黑磷烯和纳米黑磷片的黑磷原料，把这些黑磷原料分散于液体介质中，所述的液体介质为二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮、n-环己基-吡咯烷酮、乙烯基吡咯烷酮、二甲基亚砜及它们的复合物。在上述黑磷分散液中加入防沉剂进行分散，使之具有良好的流动性和抗氧化性。所述的防沉剂为氧化硅、纳米纤维素、碳黑、碳纳米管及它们的复合物。
把上述的黑磷分散液先后经过砂磨机、均质机、大功率超声分散机和球磨机进行逐次研磨分散，可得单层黑磷烯、寡层黑磷烯和纳米黑磷片的混合分散液。
具体实施方式
实施例1
把500目的市售黑磷晶体100克，分散于1000克二甲基甲酰胺中，加入氧化硅2克，在缓慢搅拌下，得到分散均匀的黑磷分散液。用胶体磨循环分散二遍，并用球磨机球磨8小时，得单层黑磷烯和寡层黑磷烯的混合分散液。
把该混合分散液在离心机中进行分离，离心机的分离因子达1万以上，取上层清液，可得单层黑磷烯在二甲基甲酰胺中的分散物；余下的分散液，为寡层黑磷烯的二甲基甲酰胺分散液。
实施例2
把1000目的市售黑磷晶体100克，分散于1000克n-甲基吡咯烷酮中，加入低结晶度的纳米纤维素干粉5克，用胶体磨循环分散二遍，并用球磨机球磨8小时，得分散性和防沉性良好的单层黑磷烯、寡层黑磷烯和纳米黑磷片的混合分散液。
把该混合分散液用乙醇洗涤，置换掉n-甲基吡咯烷酮，得单层黑磷烯、寡层黑磷烯和纳米黑磷片在乙醇中的混合分散液。
实施例3
把400目的市售黑磷晶体100克，分散于1000克n-环己基-吡咯烷酮中，加入低结晶度的纳米纤维素干粉7克，用胶体磨循环分散二遍，并用球磨机球磨8小时，得分散性和防沉性良好的单层黑磷烯、寡层黑磷烯和纳米黑磷片的混合分散液。
把该混合分散液用乙醇洗涤，置换掉n-环己基-吡咯烷酮，得单层黑磷烯、寡层黑磷烯和纳米黑磷片在乙醇中的混合分散液。
实施例4
把400目的市售黑磷晶体100克，分散于1000克乙烯基吡咯烷酮中，加入低结晶度的纳米纤维素干粉5克，再加入碳黑5克，用胶体磨循环分散二遍，并用大功率超声分散机超声12小时，得分散性和防沉性良好的单层黑磷烯、寡层黑磷烯和纳米黑磷片的混合分散液。
实施例5
把1000目的市售黑磷晶体100克，分散于1000克二甲基亚砜中，加入碳纳米管8克，用胶体磨循环分散二遍，在循环模式下用均质机处理1小时，得分散性和防沉性良好的单层黑磷烯、寡层黑磷烯和纳米黑磷片的混合分散液。
实施例6
把1000目的市售黑磷晶体100克，分散于500克n-甲基吡咯烷酮和500克n-环己基-吡咯烷酮的混合溶液中，加入碳黑和碳纳米管各5克，用胶体磨循环分散二遍，在循环模式下用均质机处理1小时，得分散性和防沉性良好的单层黑磷烯、寡层黑磷烯和纳米黑磷片的混合分散液。
实施例7
把1000目的市售黑磷晶体100克，分散于1000克n-甲基吡咯烷酮中，加入低结晶度的纳米纤维素干粉5克，用胶体磨循环分散二遍，在循环模式下用均质机处理2小时，得分散性和防沉性良好的单层黑磷烯、寡层黑磷烯和纳米黑磷片的混合分散液。
实施例8
把1000目的市售黑磷晶体100克，分散于500克n-甲基吡咯烷酮和500克n-环己基-吡咯烷酮的混合溶液中，加入碳黑和碳纳米管各5克，用胶体磨循环分散二遍，在循环模式下用均质机处理2小时，得分散性和防沉性良好的单层黑磷烯、寡层黑磷烯和纳米黑磷片的混合分散液。
实施例9
把实施例2所得的得分散性和防沉性良好的单层黑磷烯、寡层黑磷烯和纳米黑磷片在乙醇中的混合液100克，置于鼓风烘箱中，先用氮气把烘箱中的空气置换掉，然后在氮气保护下在120℃进行烘干2小时，得单层黑磷烯、寡层黑磷烯和纳米黑磷片的混合干粉，该粉具有良好的分散性。
实施例10
把实施例3所得的得分散性和防沉性良好的单层黑磷烯、寡层黑磷烯和纳米黑磷片在乙醇中的混合液100克，置于鼓风烘箱中，先用氮气把烘箱中的空气置换掉，然后在氮气保护下在120℃进行烘干2小时，得单层黑磷烯、寡层黑磷烯和纳米黑磷片的混合干粉，该粉具有良好的分散性。