一种花状＆链状黑磷材料及其制备方法
技术领域
[0001]
本发明属于黑磷材料制备技术领域，具体涉及一种花状&链状黑磷材料及其制备方法。
背景技术：[0002]
二维层状材料，如石墨烯和过渡金属双卤代化合物，由于其有趣的特性，已成为基础研究和潜在应用领域的一类有前途的纳米材料。除了二维层状结构和一维量子点结构外，花状&链状作为纳米材料的另一种形式，由于独特的晶体结构，表现出了优异的电子和光学性质。例如，石墨烯和二硫化钼花状材料已经成功制备，并广泛应用于光电器件、催化和电池等领域。
[0003]
黑磷是一种二维材料，具有优异的高度定向特性和取决于材料层数的带隙，黑磷纳米片、纳米带、量子点均具有黑磷纳米材料的柔韧性、各向异性、高比表面积及电子约束和边缘效应，花状&链状的结构可以导致对电子带结构的异常控制，出现新的现象和独特的结构应用，由此成为研究热点。然而，到目前为止，该研究还处于起步阶段，现有技术中还没有制备出黑磷花状&链状结构。
技术实现要素：[0004]
为了解决上述问题，本发明提供了一种花状&链状黑磷材料及其制备方法，为进一步研究黑磷花状&链状结构奠定了基础。
[0005]
本发明的第一个目的是提供一种花状&链状黑磷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006]
s1、将在保护气体氛围下的黑磷取出，并在空气环境中研磨为黑磷粉末，将所述黑磷粉末分散到有机分散剂中，制得分散液；
[0007]
将块体黑磷在空气中进行研磨处理，研磨过程中空气中的氧气和水分进入黑磷层中，使得黑磷层间携带氧气和水分，并通过氧化作用破坏黑磷层间的共价键，从而促进花状&链状结构的生成
[0008]
s2、将s1制得的分散液在保护气体氛围下，于功率500-700w，温度100-130℃条件下进行微波处理，之后冷却至室温，制得混合液；通过微波处理，进一步破坏黑磷层间的共价键；
[0009]
s3、将s2制得的混合液进行离心处理，收集上层液体(下层沉淀物尺寸较大，上层液体中分散着尺寸较小的黑磷材料，通过离心处理可将尺寸大的材料分离出，以获得尺寸较小的黑磷材料)，干燥，即得到花状&链状黑磷粉末。
[0010]
优选地，s1中，在空气环境中研磨20-30min。
[0011]
优选地，s1中，所述有机分散剂为n-甲基吡咯烷酮。
[0012]
优选地，s1中，所述黑磷与有机分散剂的用量比为3-8g：1l。
[0013]
优选地，s2中，所述微波处理的时间为25-35min。
[0014]
优选地，s3中，所述离心处理的条件为先在5000-7000rmp转速下离心15-25min，收
集上层液体，再将上层液体在14000rmp转速下离心20min。
[0015]
本发明的第二个目的是提供由上述制备方法制得的花状&链状黑磷材料。
[0016]
优选地，所述黑磷材料为链状结构分布，且所述链状结构由花状结构构成。
[0017]
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
[0018]
(1)本发明将块体黑磷在空气中进行研磨处理，研磨过程中空气中的氧气和水分进入黑磷层中，使得黑磷层间携带氧气和水分，并通过氧化作用破坏黑磷层间的共价键，从而促进花状&链状结构的生成；
[0019]
(2)本发明提供的黑磷材料的表面为链状结构分布，且所述链状结构由花状结构构成，花状尺寸较小(50nm左右)，链状尺寸较大(10μm)；本发明制备方法简便、产品质量高，为进一步研究黑磷花状&链状结构奠定基础。
附图说明
[0020]
图1是实施例1制得的花状&链状黑磷材料的透射电子显微图片及电子衍射图谱。
具体实施方式
[0021]
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案并能予以实施，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明，但本发明不局限于以下实施例。
[0022]
下述实验方法和检测方法，如没有特殊说明，均为常规方法；所述原料和试剂，如没有特殊说明，均可在市场购买得到。
[0023]
本发明提供了一种花状&链状黑磷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0024]
s1、将在保护气体氛围下的黑磷取出，并在空气环境中研磨为黑磷粉末，将所述黑磷粉末分散到有机分散剂中，制得分散液；
[0025]
s2、将s1制得的分散液在保护气体氛围下，于功率500-700w，温度100-130℃条件下进行微波处理，之后冷却至室温，制得混合液；
[0026]
s3、将s2制得的混合液进行离心处理，收集上层液体，干燥，即得到花状&链状黑磷粉末。
[0027]
本发明将块体黑磷在空气中进行研磨处理，研磨过程中空气中的氧气和水分进入黑磷层中，使得黑磷层间携带氧气和水分，并通过氧化作用破坏黑磷层间的共价键，从而促进花状&链状结构的生成。
[0028]
实施例1
[0029]
一种花状&链状黑磷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0030]
(1)在充入氮气的手套箱中取出块体黑磷，在空气环境中将其研磨为黑磷粉末称取60mg并分散到20ml n-甲基吡咯烷酮(nmp)中，密封摇晃得到黑磷-nmp分散液；
[0031]
(2)将步骤(1)所得黑磷-nmp分散液，加入到三颈烧瓶中，在氩气环境下微波500w功率，100℃反应25min，将溶液冷却至室温；
[0032]
(3)将步骤(2)所得到的混合溶液，先在5000rmp离心15min，收集上层液体，将上层液体在14000rmp高速离心20min，再收集上层液体(亮黄色)，干燥，即得到花状&链状黑磷粉末。
[0033]
实施例2
[0034]
一种花状&链状黑磷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0035]
(1)在充入氮气的手套箱中取出块体黑磷，在空气环境中将其研磨为黑磷粉末称取80mg并分散到10ml的nmp中，密封摇晃得到黑磷-nmp分散液；
[0036]
(2)将步骤(1)所得黑磷-nmp分散液，加入到三颈烧瓶中，在氩气环境下微波700w功率，130℃反应35min，将溶液冷却至室温；
[0037]
(3)将步骤(2)所得到的混合溶液，7000rmp离心25min，收集上层液体，将上层液体在14000rmp高速离心20min，再收集上层液体(亮黄色)，干燥，即得到花状&链状黑磷粉末。
[0038]
实施例3
[0039]
一种花状&链状黑磷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0040]
(1)在充入氮气的手套箱中取出块体黑磷，在空气环境中将其研磨为黑磷粉末称取80mg并分散到20ml的nmp中，密封摇晃得到黑磷-nmp分散液；
[0041]
(2)将步骤(1)所得黑磷-nmp分散液，加入到三颈烧瓶中，在氩气环境下微波600w功率，120℃反应25min，将溶液冷却至室温；
[0042]
(3)将步骤(2)所得到的混合溶液，6000rmp离心20min，收集上层液体，将上层液体在14000rmp高速离心20min，再收集上层液体(亮黄色)，干燥，即得到花状&链状黑磷粉末。
[0043]
上述实施例1-实施例3制得的花状&链状黑磷材料性能近似，下面仅以实施例1为例，进行相关说明。
[0044]
图1是实施例1制得的花状&链状黑磷材料的透射电子显微图片和电子衍射图谱，由图1可得，在低倍透射电子显微图(左上图)中可以观察到有大量链状结构物质的存在(尺寸为10μm左右)，表明成功制得了链状黑磷材料，当放大倍数后(右上图)，可以明显的看到这种链状结构是由花状结构所组成(花状尺寸为50nm左右)，继续放大倍数后，可以看到明显的晶格条纹(左下图)，同时电子衍射图(右下图)中单晶衍射明显，表明合成的黑磷花状&链状结构质量优异。
[0045]
由此可以说明，本发明成功制得了花状&链状结构的黑磷材料，黑磷材料的表面为链状结构分布，且所述链状结构由花状结构构成，花状尺寸较小(50nm)，链状尺寸较大(10μm)，且本发明制备方法简便、产品质量高，为进一步研究黑磷花状&链状结构奠定基础。
[0046]
需要说明的是，本发明权利要求书中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本发明描述了优选实施例及其效果，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0047]
显然，本领域的技术人员可以在不脱离本发明的原理和精神的前提下，进行各种改进和变型，并且这些改进和变型也在本发明的保护范围之内。