本發明屬(shu)于(yu)納米材料制備領域(yu)，尤其涉及一種基于(yu)固相剪(jian)切剝離層狀材料，并通(tong)過液相分離制備高質(zhi)量(liang)大尺寸二維材料的方法。

背景技術：

石(shi)墨(mo)烯(xi)是由碳原子(zi)層構(gou)(gou)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)六角蜂窩狀單層結構(gou)(gou)。由于其(qi)獨特(te)的(de)(de)(de)(de)(de)結構(gou)(gou)特(te)征(zheng)，使其(qi)具(ju)有(you)獨特(te)的(de)(de)(de)(de)(de)物理化學性(xing)(xing)能(neng)，比(bi)如(ru)室(shi)溫量(liang)子(zi)效應(ying)，超高載流(liu)子(zi)遷(qian)移率等(deng)。同時這(zhe)種納米(mi)級(ji)厚度的(de)(de)(de)(de)(de)二(er)維(wei)材料(liao)，也具(ju)有(you)透明(ming)，高導電(dian)，柔性(xing)(xing)等(deng)等(deng)優異特(te)性(xing)(xing)。根據成(cheng)分與(yu)結構(gou)(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)不同，二(er)維(wei)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)種類也是多種多樣，他(ta)們(men)本征(zheng)上顯示出(chu)不同于石(shi)墨(mo)烯(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)各種性(xing)(xing)能(neng)，因此有(you)著不同的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用前景。當將各種二(er)維(wei)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)本征(zheng)性(xing)(xing)能(neng)與(yu)二(er)維(wei)結構(gou)(gou)所帶來的(de)(de)(de)(de)(de)特(te)點結合在一起(qi)時，便會產生各種新的(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用，比(bi)如(ru)柔性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)子(zi)器(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)、光電(dian)子(zi)器(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)、柔性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)儲能(neng)器(qi)(qi)件(jian)(jian)(jian)等(deng)等(deng)。因此大(da)規(gui)模生產二(er)維(wei)材料(liao)對于實際(ji)應(ying)用和未來科技(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)發展具(ju)有(you)重要的(de)(de)(de)(de)(de)意義(yi)。

現階段規(gui)(gui)模(mo)化(hua)生產(chan)二(er)(er)(er)維材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)式主要(yao)為(wei)化(hua)學氣相(xiang)(xiang)沉積(cvd)制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)高(gao)質量(liang)二(er)(er)(er)維材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)以(yi)及液相(xiang)(xiang)方(fang)(fang)法將(jiang)層(ceng)狀(zhuang)(zhuang)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)剝(bo)離(li)(li)成納米級別的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)厚(hou)度。其(qi)中，cvd方(fang)(fang)法制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)高(gao)質量(liang)，但是(shi)成本(ben)高(gao)，較適合于需要(yao)高(gao)參數(shu)值的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電子器件。通過自上(shang)而下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)法剝(bo)離(li)(li)層(ceng)狀(zhuang)(zhuang)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)于溶劑當中，具有低成本(ben)、可加(jia)工等優勢，在很(hen)多(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)領域都具有很(hen)好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)前景，比如能(neng)源、催(cui)化(hua)、打(da)印電子等。但液相(xiang)(xiang)剝(bo)離(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)法制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)二(er)(er)(er)維材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)，產(chan)率很(hen)低，而且需要(yao)使用有機溶劑。此(ci)外，二(er)(er)(er)維材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)方(fang)(fang)法還(huan)有(1)通過氧(yang)化(hua)插(cha)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)法制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)，但它會讓二(er)(er)(er)維材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)帶上(shang)官(guan)能(neng)團(tuan)，從而失(shi)去或者惡化(hua)其(qi)本(ben)征特(te)性，比如氧(yang)化(hua)石墨(mo)烯；(2)通過插(cha)層(ceng)還(huan)原性堿金屬等，實現有機分子的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)插(cha)層(ceng)，比如二(er)(er)(er)硫化(hua)鉬的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)剝(bo)離(li)(li)；這樣制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)二(er)(er)(er)維材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)也(ye)會有很(hen)多(duo)缺陷(xian)，與原始二(er)(er)(er)維材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)性能(neng)有很(hen)大(da)(da)差異。同時通過此(ci)方(fang)(fang)法得到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)二(er)(er)(er)維材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)也(ye)不適合規(gui)(gui)模(mo)化(hua)制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)。(3)采用球磨的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)法制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)，由(you)于其(qi)是(shi)通過鋼珠(zhu)之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)撞擊將(jiang)層(ceng)狀(zhuang)(zhuang)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)雜碎(sui)變(bian)細，因此(ci)雖然(ran)產(chan)率高(gao)，但是(shi)尺寸小，結(jie)構缺陷(xian)較多(duo)。由(you)此(ci)可見大(da)(da)規(gui)(gui)模(mo)、高(gao)質量(liang)制(zhi)(zhi)(zhi)備(bei)二(er)(er)(er)維材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)是(shi)制(zhi)(zhi)(zhi)約其(qi)應(ying)用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主要(yao)瓶頸問題。如何能(neng)夠(gou)大(da)(da)規(gui)(gui)模(mo)，高(gao)質量(liang)，大(da)(da)尺寸的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)剝(bo)離(li)(li)層(ceng)狀(zhuang)(zhuang)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)對于其(qi)應(ying)用有很(hen)重大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)意(yi)義。

技術實現要素：

本發明(ming)旨在解決(jue)背(bei)景技(ji)術中提到的(de)技(ji)術問題，提供一種(zhong)制備(bei)高(gao)(gao)質量大尺寸二(er)維(wei)材料的(de)方(fang)法，該(gai)(gai)方(fang)法主要基于使用(yong)臼式研(yan)磨儀固相剪切剝(bo)離層狀材料，其(qi)剝(bo)離效率高(gao)(gao)，得(de)到的(de)二(er)維(wei)材料質量高(gao)(gao)、尺寸大，便(bian)于保存，能夠方(fang)便(bian)地大規(gui)模制備(bei)。將該(gai)(gai)方(fang)法制備(bei)的(de)粉(fen)末加入溶劑中，可(ke)以得(de)到二(er)維(wei)材料的(de)分散液，其(qi)濃(nong)度可(ke)調，最高(gao)(gao)可(ke)達50mg/ml，在能源、催化(hua)、尤(you)其(qi)在打印電子(zi)等(deng)領域都具有(you)很好(hao)的(de)應用(yong)前(qian)景。

為(wei)了達到上述目(mu)的，本發明采用了如(ru)下技術方案：

一(yi)種制備高質量(liang)大尺寸(cun)二(er)維材料的方法(fa)，主(zhu)要包(bao)括以下(xia)步(bu)驟(zou)：擠壓研(yan)磨(mo)(mo)層狀材料與研(yan)磨(mo)(mo)顆粒的混合物，對層狀材料進行剝離(li)，得到均勻(yun)剝離(li)的固體粉末，所述研(yan)磨(mo)(mo)顆粒的粒徑為(wei)10～10000目，所述固體粉末主(zhu)要由(you)尺寸(cun)為(wei)0.1～20μm的大尺寸(cun)二(er)維材料組成(cheng)。

作為本發明(ming)改進的(de)技(ji)術方案，包括后續步驟，即將剝離后的(de)固體粉末放入溶劑中，搖勻、沉淀(dian)，取上清液(ye)，得到高質(zhi)量大尺寸(cun)二維材料的(de)分散液(ye)，該分散液(ye)的(de)濃度隨加入的(de)液(ye)體體積(ji)可調。

作為本發明改進的技術方案，所述研磨顆粒將擠壓作用力轉化為剪切作用力，所述剪切作用力平行于所述層狀材料的平面，不帶有對層狀材料的沖擊力。優選地，所述擠壓作用力的大小為1～1000n/cm²，所述研(yan)磨時(shi)(shi)間為10分鐘～100小時(shi)(shi)。

1.作為本發明改進的(de)(de)技術方(fang)案，擠壓研(yan)磨(mo)(mo)(mo)時用的(de)(de)裝置(zhi)為臼(jiu)式(shi)研(yan)磨(mo)(mo)(mo)儀，不同于一般使用的(de)(de)具有副(fu)作用大(da)、沖(chong)擊力大(da)的(de)(de)球(qiu)磨(mo)(mo)(mo)機和碰撞式(shi)研(yan)磨(mo)(mo)(mo)機、氣流(liu)粉(fen)碎機。該裝置(zhi)能夠將(jiang)純的(de)(de)壓力轉化為剪切力，不會帶來(lai)球(qiu)磨(mo)(mo)(mo)機和其他類(lei)型研(yan)磨(mo)(mo)(mo)機所造成(cheng)的(de)(de)大(da)的(de)(de)沖(chong)擊力。

作(zuo)為本(ben)發明改進的技術方案，所述層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)狀材(cai)料(liao)包(bao)括石墨、層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)狀氮化(hua)(hua)(hua)(hua)硼、層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)狀硫化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)、層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)狀硒化(hua)(hua)(hua)(hua)鎢(wu)、黑磷(lin)、黑砷磷(lin)、層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)狀拓(tuo)撲絕緣(yuan)體(如(ru)硒化(hua)(hua)(hua)(hua)鉍，bi2se3)、層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)狀熱電材(cai)料(liao)(如(ru)碲化(hua)(hua)(hua)(hua)鉍，bi2te3)、層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)狀超導材(cai)料(liao)(如(ru)鉍鍶鈣銅氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)，即(ji)bscco，nbse2)以及層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)狀max材(cai)料(liao)，層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)狀氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)材(cai)料(liao)，層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)狀氫(qing)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)和層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)狀雙氫(qing)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)等。

作(zuo)為(wei)本發明改(gai)進(jin)的技術方案(an)，所(suo)述研(yan)磨顆粒(li)包括(kuo)尿素、樹脂砂(sha)、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋁(lv)、氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅、碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅、立方氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硼、金剛(gang)石(shi)(shi)、碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硼、碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋁(lv)、氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋁(lv)、石(shi)(shi)英(ying)砂(sha)、海砂(sha)、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋯、碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鈦、碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎢、碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鉬、碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)釩、氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鉬、氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鎢、氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鉻(ge)、碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鉻(ge)、氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)釩、碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋯、氮(dan)(dan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)鋯。

作為本發(fa)明(ming)改(gai)進的技(ji)術方案，所(suo)述研磨顆粒的莫氏硬度1～10。

作為本發明(ming)改(gai)進的(de)技術(shu)方案，所述(shu)研(yan)磨(mo)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)的(de)粒(li)(li)(li)徑為10～2000目。當研(yan)磨(mo)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)的(de)粒(li)(li)(li)徑過小時，擠(ji)壓作用力不容(rong)易(yi)傳遞到(dao)研(yan)磨(mo)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)上，使得研(yan)磨(mo)顆(ke)(ke)粒(li)(li)(li)的(de)剝離效率降低。

作為(wei)本發明改進的(de)技術方案，所述(shu)溶(rong)(rong)(rong)劑包(bao)括水，甲(jia)(jia)醇(chun)(chun)、酒精、丙酮、異丙醇(chun)(chun)、苯、n-甲(jia)(jia)基吡咯烷(wan)酮(nmp)、n，n-二(er)甲(jia)(jia)基甲(jia)(jia)酰胺(an)、乙(yi)醚(mi)、醋酸(suan)乙(yi)酯等(deng)有機溶(rong)(rong)(rong)劑，水與有機溶(rong)(rong)(rong)劑的(de)混(hun)合液，含表(biao)面活性劑(十(shi)六烷(wan)基三甲(jia)(jia)基溴化銨(an)、十(shi)二(er)烷(wan)基硫(liu)酸(suan)鈉(na)、膽酸(suan)鈉(na))的(de)水溶(rong)(rong)(rong)液，含電(dian)解質(zhi)聚合物(聚醚(mi)酰亞胺(an)、鄰苯二(er)甲(jia)(jia)酸(suan)二(er)乙(yi)二(er)醇(chun)(chun)二(er)丙烯(xi)(xi)酸(suan)酯、聚乙(yi)烯(xi)(xi)醇(chun)(chun)、聚乙(yi)二(er)醇(chun)(chun)、聚苯乙(yi)烯(xi)(xi)磺酸(suan)鈉(na))的(de)水溶(rong)(rong)(rong)液等(deng)。

作為本發明改(gai)進的技術方案，所述層狀材料和所述研磨顆粒(li)的質量比為1：100～100：1。

作為(wei)本發明改進的(de)技術方案(an)，所述沉(chen)淀(dian)的(de)方式為(wei)離心沉(chen)淀(dian)，離心速率為(wei)10～3000rpm。

進一步(bu)地(di)，所述二維材料的厚度(du)為0.35～20nm。

進一步地，將所述二維材(cai)料的(de)分(fen)散液干燥，得(de)到高質量大尺(chi)寸的(de)固相二維材(cai)料。

進(jin)一步地，將所述固相二維材料(liao)再次(ci)(ci)分(fen)(fen)散(san)(san)在溶劑中(zhong)，得到含(han)二維材料(liao)的(de)二次(ci)(ci)分(fen)(fen)散(san)(san)液。

有益效果：

由于研(yan)(yan)(yan)(yan)磨(mo)顆(ke)粒(li)(li)(li)能夠將壓力(li)(li)很好的(de)(de)(de)(de)(de)轉化成(cheng)剪(jian)切作(zuo)用(yong)(yong)力(li)(li)，且(qie)擠壓研(yan)(yan)(yan)(yan)磨(mo)時(shi)作(zuo)用(yong)(yong)在(zai)層狀材(cai)(cai)(cai)料(liao)上的(de)(de)(de)(de)(de)剪(jian)切作(zuo)用(yong)(yong)力(li)(li)方(fang)向穩定，故剝(bo)(bo)離的(de)(de)(de)(de)(de)效率高(gao)(gao)(gao)，得(de)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)二(er)(er)(er)(er)維(wei)材(cai)(cai)(cai)料(liao)尺寸大(da)(da)、質量(liang)(liang)高(gao)(gao)(gao)。同(tong)時(shi)由于研(yan)(yan)(yan)(yan)磨(mo)顆(ke)粒(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)相(xiang)(xiang)對于宏(hong)觀的(de)(de)(de)(de)(de)鐵球而(er)(er)言(yan)多(duo)很多(duo)，因此(ci)剝(bo)(bo)離時(shi)間會極(ji)大(da)(da)地(di)縮短，能耗大(da)(da)大(da)(da)地(di)降低(di)，產(chan)率得(de)以大(da)(da)幅度(du)提升(sheng)。相(xiang)(xiang)比于加(jia)(jia)入(ru)溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)一起(qi)研(yan)(yan)(yan)(yan)磨(mo)，研(yan)(yan)(yan)(yan)磨(mo)顆(ke)粒(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)更(geng)(geng)直(zhi)(zhi)接(jie)(jie)，并且(qie)不需要考慮(lv)溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解度(du)極(ji)限等(deng)問(wen)題(ti)，得(de)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)尺寸更(geng)(geng)大(da)(da)，產(chan)率更(geng)(geng)高(gao)(gao)(gao)。而(er)(er)剝(bo)(bo)離得(de)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)固相(xiang)(xiang)粉末保存也相(xiang)(xiang)比于液相(xiang)(xiang)二(er)(er)(er)(er)維(wei)材(cai)(cai)(cai)料(liao)更(geng)(geng)加(jia)(jia)方(fang)便。根據溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)與(yu)(yu)二(er)(er)(er)(er)維(wei)材(cai)(cai)(cai)料(liao)比表(biao)面能的(de)(de)(de)(de)(de)匹(pi)配關(guan)系(xi)，選(xuan)擇合適的(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)，有(you)利(li)于將二(er)(er)(er)(er)維(wei)材(cai)(cai)(cai)料(liao)跟研(yan)(yan)(yan)(yan)磨(mo)顆(ke)粒(li)(li)(li)分(fen)離出來(lai)，從(cong)而(er)(er)得(de)到(dao)高(gao)(gao)(gao)質量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)二(er)(er)(er)(er)維(wei)材(cai)(cai)(cai)料(liao)。這樣得(de)到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)二(er)(er)(er)(er)維(wei)材(cai)(cai)(cai)料(liao)溶(rong)(rong)(rong)液的(de)(de)(de)(de)(de)濃度(du)與(yu)(yu)所加(jia)(jia)入(ru)的(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)量(liang)(liang)直(zhi)(zhi)接(jie)(jie)相(xiang)(xiang)關(guan)，濃度(du)可(ke)調(diao)，最高(gao)(gao)(gao)濃度(du)可(ke)達50mg/ml，是目前報(bao)道的(de)(de)(de)(de)(de)最高(gao)(gao)(gao)值，可(ke)以直(zhi)(zhi)接(jie)(jie)用(yong)(yong)于噴墨打印、靜(jing)電噴涂等(deng)領(ling)域。例(li)如，采用(yong)(yong)軟質研(yan)(yan)(yan)(yan)磨(mo)顆(ke)粒(li)(li)(li)時(shi)，在(zai)機械研(yan)(yan)(yan)(yan)磨(mo)4.5h左右可(ke)以達到(dao)96％的(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)率，大(da)(da)尺寸樣品(pin)平(ping)均(jun)厚(hou)度(du)為(wei)4nm,橫(heng)向尺寸為(wei)4μm。此(ci)外，本發(fa)明利(li)用(yong)(yong)離心沉(chen)淀(dian)技(ji)術，即可(ke)將二(er)(er)(er)(er)維(wei)材(cai)(cai)(cai)料(liao)與(yu)(yu)研(yan)(yan)(yan)(yan)磨(mo)顆(ke)粒(li)(li)(li)分(fen)離開來(lai)，不需要額外的(de)(de)(de)(de)(de)物質或(huo)設(she)備來(lai)除(chu)去(qu)研(yan)(yan)(yan)(yan)磨(mo)顆(ke)粒(li)(li)(li)。

附圖說明

圖(tu)1本(ben)發明中通過研(yan)磨顆(ke)粒輔助剝離(li)二維材(cai)料(liao)的(de)原理圖(tu)。

圖2為實施例1制(zhi)得(de)的氮(dan)化硼二維(wei)材料的afm圖。

圖3為實施例1制得的(de)氮化硼二維材料的(de)hr-tem圖。

圖4為不同研磨時間得到(dao)的氮化(hua)硼二維(wei)材料的分散液的照片。

圖(tu)5為不同(tong)質量比的研磨顆粒與原始層狀材(cai)料制得的氮化(hua)硼(peng)二維材(cai)料的分(fen)散液的照片。

圖(tu)6為不同(tong)種類的研磨顆(ke)粒與原(yuan)始層狀(zhuang)材料制得的氮化硼二維材料的分散液的照片。

圖7為(wei)不同尺寸的(de)研磨顆粒與(yu)原(yuan)始層狀材料制得的(de)氮化硼二維材料的(de)分散液的(de)照片。

圖8為(wei)研磨顆粒與不同原始層狀材料(liao)得(de)到的二維(wei)材料(liao)分散液(ye)的照片。

具體實施方式

為(wei)了使本領(ling)域的(de)技術(shu)人員(yuan)更清楚明(ming)了地理解本發明(ming)，現結合具體實施(shi)方式和附圖(tu)，對本發明(ming)進行詳細介(jie)紹(shao)。

本(ben)發明主要通過擠壓(ya)研(yan)(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)層狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)與研(yan)(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)顆(ke)粒的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)混合(he)物(wu)，對層狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)進行(xing)剝(bo)離(li)(li)，得(de)(de)到(dao)(dao)固(gu)相(xiang)粉末，如圖(tu)1所示。將(jiang)(jiang)剝(bo)離(li)(li)后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)固(gu)相(xiang)粉末放入溶(rong)(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)中(zhong)(zhong)，搖勻、沉淀，取上清液(ye)，即得(de)(de)到(dao)(dao)高(gao)(gao)質(zhi)(zhi)量大尺寸(cun)二(er)(er)(er)維(wei)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)分散液(ye)。研(yan)(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)顆(ke)粒將(jiang)(jiang)擠壓(ya)力(li)轉化成剪切力(li)，所述剪切力(li)平行(xing)于(yu)所述層狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)平面(mian)，破(po)壞層狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)層與層之間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)范(fan)德華作用力(li)，從而剝(bo)離(li)(li)得(de)(de)到(dao)(dao)納米(mi)級(ji)厚度的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)二(er)(er)(er)維(wei)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)。用于(yu)擠壓(ya)研(yan)(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)裝置可以選擇臼(jiu)式研(yan)(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)儀(yi)，該裝置去其(qi)他裝置相(xiang)比(bi)(bi)，不會引入沖擊力(li)破(po)壞納米(mi)片，能夠得(de)(de)到(dao)(dao)大尺寸(cun)高(gao)(gao)質(zhi)(zhi)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)物(wu)。將(jiang)(jiang)層狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)和研(yan)(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)顆(ke)粒按(an)比(bi)(bi)例混合(he)均勻，然后(hou)放入臼(jiu)式研(yan)(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)儀(yi)中(zhong)(zhong)，接著(zhu)對臼(jiu)式研(yan)(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)儀(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)臼(jiu)棒施壓(ya)，壓(ya)緊臼(jiu)槽進行(xing)研(yan)(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)，對層狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)進行(xing)剝(bo)離(li)(li)。由于(yu)層狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)與研(yan)(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)顆(ke)粒在(zai)臼(jiu)槽中(zhong)(zhong)運動方向(xiang)穩定，行(xing)程有(you)序，故得(de)(de)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)二(er)(er)(er)維(wei)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)尺寸(cun)較(jiao)大。通過此方法(fa)得(de)(de)到(dao)(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)固(gu)相(xiang)粉末尺寸(cun)大，晶體結構好，穩定，便于(yu)保存。根據溶(rong)(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)與二(er)(er)(er)維(wei)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)比(bi)(bi)表(biao)面(mian)能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)匹配關(guan)系，選擇合(he)適的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)，有(you)利于(yu)將(jiang)(jiang)二(er)(er)(er)維(wei)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)跟(gen)研(yan)(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)顆(ke)粒分離(li)(li)出來，從而得(de)(de)到(dao)(dao)高(gao)(gao)質(zhi)(zhi)量大尺寸(cun)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)二(er)(er)(er)維(wei)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)。所得(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃度決定于(yu)所加(jia)入的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃度，最高(gao)(gao)濃度可達50mg/ml。本(ben)發明中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)包括一切與二(er)(er)(er)維(wei)材(cai)(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)比(bi)(bi)表(biao)面(mian)能相(xiang)匹配的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)，例如水，甲醇、酒精、丙酮、異丙醇、苯(ben)(ben)(ben)、n-甲基吡咯烷(wan)酮(nmp)、n，n-二(er)(er)(er)甲基甲酰胺、乙醚(mi)、醋酸(suan)(suan)乙酯等有(you)機(ji)溶(rong)(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)，水與有(you)機(ji)溶(rong)(rong)(rong)(rong)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)混合(he)液(ye)，含表(biao)面(mian)活(huo)性劑(ji)(ji)(十(shi)(shi)六烷(wan)基三(san)甲基溴化銨、十(shi)(shi)二(er)(er)(er)烷(wan)基硫酸(suan)(suan)鈉(na)、膽酸(suan)(suan)鈉(na))的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)水溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)，含電解質(zhi)(zhi)聚(ju)(ju)合(he)物(wu)(聚(ju)(ju)醚(mi)酰亞胺、鄰苯(ben)(ben)(ben)二(er)(er)(er)甲酸(suan)(suan)二(er)(er)(er)乙二(er)(er)(er)醇二(er)(er)(er)丙烯(xi)酸(suan)(suan)酯、聚(ju)(ju)乙烯(xi)醇、聚(ju)(ju)乙二(er)(er)(er)醇、聚(ju)(ju)苯(ben)(ben)(ben)乙烯(xi)磺酸(suan)(suan)鈉(na))的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)水溶(rong)(rong)(rong)(rong)液(ye)等。

本發明(ming)制備的(de)二維(wei)材料的(de)平面尺(chi)寸為(wei)0.1～20μm，厚(hou)度(du)約為(wei)0.35～20nm。為(wei)了(le)(le)得到平面尺(chi)寸如此大的(de)二維(wei)材料，本發明(ming)對研磨顆粒的(de)粒徑、用(yong)量、硬度(du)、研磨時(shi)的(de)擠壓作用(yong)力大小(xiao)和時(shi)間以(yi)及離心速率等參數進行了(le)(le)優化，如實施例1-6所示。

實施例1

將層狀氮化硼與400目的樹脂砂按照100：1混合均勻，然后加入臼式研磨儀中，對臼棒施加100n/cm²的作用力擠壓研磨，研磨5h，得到剝離后的層狀氮(dan)化硼(peng)(peng)(peng)，然(ran)后將剝離后的層狀氮(dan)化硼(peng)(peng)(peng)放入sds水溶液中(zhong)，搖勻，然(ran)后1000rpm離心10min沉(chen)淀，取(qu)上清液，得到高質(zhi)量大尺寸氮(dan)化硼(peng)(peng)(peng)二(er)維材料的分散液。圖(tu)(tu)2為(wei)(wei)(wei)本實施例(li)制(zhi)(zhi)得的氮(dan)化硼(peng)(peng)(peng)二(er)維材料的afm圖(tu)(tu)，圖(tu)(tu)3為(wei)(wei)(wei)本實施例(li)制(zhi)(zhi)得的氮(dan)化硼(peng)(peng)(peng)二(er)維材料的hr-tem圖(tu)(tu)。由圖(tu)(tu)2和圖(tu)(tu)3可見，但(dan)氮(dan)化硼(peng)(peng)(peng)二(er)維材料的厚(hou)度約為(wei)(wei)(wei)4nm，其橫向尺寸約為(wei)(wei)(wei)3～12μm。

實施例2

在實(shi)施例1的(de)(de)基礎上，本實(shi)施例對臼棒的(de)(de)研磨的(de)(de)時間進行(xing)了設計，分別(bie)為(wei)10min、5h、100h。得到(dao)的(de)(de)氮化硼(peng)二維材料的(de)(de)分散液的(de)(de)照片如圖4所示(shi)。

實施例3

在實施(shi)例1的(de)(de)(de)基礎上，本實施(shi)例對樹脂砂與(yu)層狀氮化硼的(de)(de)(de)質(zhi)量比進行(xing)了設計(ji)，分(fen)(fen)別為1：100、1:10、10:1、100:1。得到的(de)(de)(de)氮化硼二維材料的(de)(de)(de)分(fen)(fen)散(san)液的(de)(de)(de)照(zhao)片如圖5所示。

實施例4

在實施(shi)例(li)1的(de)(de)(de)基礎(chu)上，本實施(shi)例(li)對研磨顆(ke)粒(li)的(de)(de)(de)種類(lei)進行了(le)設(she)計，分(fen)(fen)別(bie)為碳化硅、尿素、氧(yang)化鋁、立方氮化硼、碳化硼、金剛(gang)石、樹脂砂、氮化硅。得到的(de)(de)(de)氮化硼二維(wei)材(cai)料的(de)(de)(de)分(fen)(fen)散液的(de)(de)(de)照片如圖6所(suo)示。

實施例5

在實施例1的(de)(de)(de)基礎上，本(ben)實施例對樹脂砂的(de)(de)(de)粒徑進(jin)行了設計，分別為20目(mu)(mu)、400目(mu)(mu)、2000目(mu)(mu)、8000目(mu)(mu)。得(de)到(dao)的(de)(de)(de)氮化硼二維材(cai)料的(de)(de)(de)分散(san)液的(de)(de)(de)照(zhao)片如圖7所示。

實施例6

在(zai)實(shi)施(shi)例(li)(li)1的(de)基(ji)礎上，本(ben)實(shi)施(shi)例(li)(li)對原始(shi)層狀(zhuang)材(cai)料的(de)種類進行了選擇(ze)，分別(bie)為(wei)層狀(zhuang)石墨、層狀(zhuang)硫化鉬(mos2)、層狀(zhuang)硒化鎢、黑磷、黑砷(shen)磷、硒化鉍。得到(dao)的(de)二維(wei)材(cai)料的(de)分散液的(de)照片如圖(tu)8所示。

顯然(ran)，上(shang)(shang)述(shu)實施(shi)例(li)僅僅是(shi)(shi)為了清楚(chu)地說明(ming)所(suo)(suo)作的(de)(de)(de)舉例(li)，而非對(dui)實施(shi)方式的(de)(de)(de)限制。對(dui)于所(suo)(suo)屬領(ling)域(yu)的(de)(de)(de)普通(tong)技(ji)術人員來說，在上(shang)(shang)述(shu)說明(ming)的(de)(de)(de)基(ji)礎上(shang)(shang)還(huan)可以做出其它不同形式的(de)(de)(de)變(bian)化或變(bian)動(dong)。這(zhe)里無需(xu)也無法(fa)對(dui)所(suo)(suo)有(you)的(de)(de)(de)實施(shi)方式予以窮舉。只要是(shi)(shi)在本發明(ming)實施(shi)例(li)基(ji)礎上(shang)(shang)做出的(de)(de)(de)常(chang)識性的(de)(de)(de)改動(dong)方案，都處于本發明(ming)的(de)(de)(de)保護范(fan)圍之中(zhong)。