一种碲纳米线多元复合材料的制备方法

本发明属于复合材料制备，具体涉及一种碲纳米线多元复合材料的制备方法。

背景技术：

1、碲是一种准金属元素，现如今逐渐发展成为一种支撑高精技术发展的材料，在冶金工业、石油化工、电子工业、新能源技术中可作为新型红外探测材料、玻璃着色剂、发电组件、新型薄膜太阳能电池关键材料等。将碲制成纳米线，利用其各向异性获得优异的光电性能，碲纳米线与贵金属或化合物的二元复合可进一步增强其光电性能。但是研究碲纳米线及其复合材料的电磁波吸收性能的报道较少。石墨烯和mxene等2d结构材料在电磁波吸收领域应用时有比重轻、吸收值高等优点，如果将碲纳米线与2d结构石墨烯和mxene进行复合，有望进一步提高其电磁波吸收性能。但是关于碲纳米线/石墨烯/mxene等多元复合材料的制备及在电磁吸收性能的分析相关报道较少。因此，如果发明一种可大规模低成本制备碲纳米线/石墨烯/mxene复合材料的方法，有望获得一种高性能电磁波吸收材料来满足该领域的应用需求。

2、《基于水热法的碲化物纳米线的合成》(材料科学2018年04期)中以维生素c、ctab、亚碲酸钠、四水硝酸镉为原材料，利用水热法制备了碲化物纳米线。该方法虽然有制备环境容易等优点。但实验过程中危险性较大，制备的纳米线容易团聚，影响了其性能。

3、《热蒸发法制备金属碲纳米线》(稀有金属材料与工程.2021,50(10))中将高纯bi2te3作为蒸发源，在涂有au的石英片上成功制备出了一维碲纳米线，该实验深度分析了高纯一维te纳米线的生长机制。该实验需要高温条件才能获得最终产品，而且产率较低，制备成本相对较高，产品没有市场竞争力。

4、《environmentally benign synthesis ofultrathin metal telluridenanowires》(美国化学学会杂志2014年7月8日)中以teo2、koh、抗坏血酸为原材料制备出前驱体，利用水热法将cu、ag等贵金属与前驱体复合，制备出了超薄碲纳米线复合材料。该实验制备过程绿色环保，最终实验产品纳米线直径短。

5、《一种柔性还原石墨烯与碲纳米线复合热电薄膜的制备方法》(申请号201511023207.1)中以氧化石墨烯粉末和苯乙烯磺酸钠为原料，通过水热法、真空抽滤等步骤获得碲纳米线/玻璃纤维膜初始样品，在高温、惰性气体保护下反应得到最终产品。该产品具有较高的seebeck系数，具有很好的热电转换性能。但因为该方法制备流程过于复杂，实验环境苛刻，严重影响了推广应用。

6、综上所述，碲纳米线已经成为重要的功能材料而被广泛研究，特别是与其它材料复合后能表现出更加优异的性能。但是对碲纳米线/石墨烯/mxene等层状2d结构复合的报道较少。

技术实现思路

1、本发明解决了目前国内没有碲纳米线多元复合材料的空白，提供一种碲纳米线多元复合材料的制备方法，该方法将碲纳米线与性能优良材料如石墨烯、mxene等进行复合，可以得到光电磁性能优异半导体材料，可应用在电磁波吸收等领域。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

3、一种碲纳米线多元复合材料的制备方法，所述方法为：

4、步骤一：将碲源与可挥发醇类溶剂以一定比例混合加热搅拌均匀获得溶液ⅰ；

5、步骤二：将表面活性剂与可挥发醇类溶剂以一定比例混合加热搅拌均匀获得溶液ⅱ；

6、步骤三：将碱性化合物与醇类溶剂以一定比例混合加热搅拌均匀获得溶液iii；

7、步骤四：将溶液ⅰ、溶液ⅱ、溶液ⅲ置于三颈烧瓶加热并搅拌均匀得到混合溶液；

8、步骤五：向混合溶液中通入惰性气体，于一定温度下加入还原剂并加热搅拌均匀得到前驱体，向前驱体中加入需要复合的材料、抗氧化剂后得到碲纳米线复合材料混合溶液；

9、步骤六：用一定体积比例的混合溶剂将最终产物进行水洗多次离心干燥得到碲纳米线多元复合材料。

10、进一步地，步骤一中，所述碲源为二氧化碲、三氧化碲或亚碲酸钠中的一种或多种；所述可挥发醇类溶剂为乙二醇、乙醇、丙三醇、异丁醇或甲醇中的一种或多种；所述碲源与可挥发醇类溶剂的质量比为1：1～10；所述加热为直接加热或磁力加热，使用的加热器为可控电磁加热炉、加热棒或红外线加热器中的一种；所述搅拌为磁力搅拌或机械搅拌，搅拌转速为50r/min～500r/min；所述加热温度为25℃～100℃；所述加热搅拌时间为10min～100min。

11、进一步地，步骤二中，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基溴化铵、油酸钠、十八胺、月桂酸钠、硬脂酸钠、十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种；所述可挥发醇类溶剂为乙二醇、乙醇、丙三醇、异丁醇或甲醇中的一种或多种；所述表面活性剂和醇类溶剂的质量比为1：1～8；所述加热为直接加热或磁力加热；所述加热温度为30℃～90℃；所述搅拌器转速为30r/min～600r/min；所述加热搅拌时间为20min～80min。

12、进一步地，步骤三中，所述碱性化合物为氢氧化钾、氢氧化钠、三乙醇胺、甲胺、尿素、乙胺、乙醇胺、乙二胺、二甲胺、三甲胺、三乙胺、丙胺或异丙胺中的一种或多种；所述醇类溶剂为乙二醇、乙醇、丙三醇、异丁醇或甲醇中的一种或多种；所述搅拌为磁力搅拌或机械搅拌；所述碱性化合物和醇类溶剂的质量比为1：1～8；所述加热为直接加热或磁力加热；所述加热温度为20℃～90℃；所述搅拌器转速为30r/min～500r/min；所述加热搅拌时间为20min～90min。

13、进一步地，步骤四中，所述加热为直接加热或磁力加热；所述搅拌为磁力搅拌或机械搅拌；所述加热温度为10℃～90℃；所述搅拌器转速为20r/min～400r/min；所述加热搅拌时间为10min～90min。

14、进一步地，步骤五中，所述惰性气体为氮气或氩气中的一种或多种，气体流速为0.1l/min～5l/min；所述温度为40℃～200℃；所述还原剂为抗坏血酸、硼氢化钠、氯化亚锡、草酸或硼氢化钾中的一种或多种；所述加热为直接加热或磁力加热；所述加热时间为1h～60h；所述搅拌为磁力搅拌或机械搅拌，转速为50r/min～800r/min；所述搅拌时间为1h～60h；所述需要复合的材料为mxene、石墨烯、硫酸铜、硝酸镍或硫酸锌中的一种或多种；所述抗氧化剂为抗坏血酸、硼氢化钠、氯化亚锡、草酸或硼氢化钾中的一种或多种。

15、进一步地，步骤六中，所述混合溶剂为乙醇和水的混合液，乙醇和水的体积比为2：1～10；混合溶剂与碲纳米线复合材料混合溶液的体积比为1：2～10；水洗次数为5～10次；离心方式为高速离心机；所述离心的速度为3000r/min～5000r/min，时间为2min～20min；所述干燥的温度为100℃～200℃，时间为1h～2h；所述碲纳米线复合材料中的碲纳米线直径为50nm～500nm，所述碲纳米线复合材料中的碲纳米线长度为10mm～50mm；所述碲纳米线复合材料的反射率为-10db～-60db。

16、本发明相对于现有技术的有益效果为：

17、1、本发明制备的碲纳米线/石墨烯/mxene复合材料，通过将一维碲纳米线与二维石墨烯和mxene等进行复合形成三维结构复合材料，电磁波在三维结构材料中通过多次折射达到较高的损耗。

18、2、利用极性溶剂和表面活性剂的极性将碲纳米线、石墨烯和mxene三种材料紧密的结合一起，当收到电磁波辐射时会产生多种界面极化从而损耗电磁波。

19、3、本发明可以调控各步骤的反应时间和温度和表面活性剂官能团变化来控制碲纳米线半径和长度。

20、4、本发明具有制备周期短，工艺简单可控，安全无污染耗能低，产物性能优良，适合实验室制备和工厂大规模生产等优点。

21、5、本发明利用热分解法可调控制备了一种具有多种极化效应界面的碲纳米线/石墨烯/mxene三维结构复合材料。

22、6、本发明中碲纳米线在反应过程中可以直接加入其他复合材料，可以获得多种紧密结合的复合材料。

23、7、将三维结构材料应用在电磁波吸收领域，最佳含量在20％(80％的石蜡)时的反射率-26db，获得很低含量条件下的高吸收值。