納米片的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種尺寸和厚度可控的二維單層MoS2納米片的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米材料隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)日趨成熟，經(jīng)過近十年科學(xué)家們的共同努力，一些納米材料的合成已經(jīng)可以做到尺寸均一可調(diào)，單分散性良好。不僅如此，量子點(diǎn)、納米棒、納米線、納米片，甚至形貌更復(fù)雜的各向異性納米材料已經(jīng)合成。例如CdSe—類的半導(dǎo)體納米晶，其點(diǎn)、棒、片，以及通過核殼結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的三角棒、四角棒、四面體等各向異性結(jié)構(gòu)。
[0003]二維單層Mo/W硫化物納米片及其相關(guān)復(fù)合材料由于其優(yōu)良的導(dǎo)電性，催化制氫活性，以及光學(xué)性質(zhì)，使其成為了光催化制氫、電催化制氫、光電器件材料的新寵。目前已經(jīng)有許多相關(guān)工作，對(duì)二維MoS2納米片的合成、復(fù)合，以及催化、器件等方面的應(yīng)用做了一系列的研究。單層MoS2納米片由于縱向尺度的減小，使其從間接帶隙過渡到了直接帶隙，同時(shí)，其導(dǎo)電性、催化性也有了顯著提高。二維MoS2納米片可以與金屬粒子、量子點(diǎn)、同類二維材料等復(fù)合，將其各個(gè)特性發(fā)揮至極致。但是，由于MoS2納米片合成方法的限制，其單層片面積大小以及厚度均不可控，在其性質(zhì)及其應(yīng)用方面還有許多提高的空間。
[0004]目前，合成層狀MoS2納米片的方法主要有:高溫管式爐硫化鉬的氧化物，CVD法，化學(xué)剝離法等。這些合成方法得到的MoS2尺寸較大且不可調(diào)節(jié)，對(duì)于合成尺寸均一可調(diào)，厚度可控的納米片來說更是難上加難。由于MoS2等二維材料的應(yīng)用與其本身的形貌十分相關(guān)，因此建立一種能夠合成尺寸、厚度可控的MoS2納米片的合成方法對(duì)于MoS2在未來的應(yīng)用來說尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，應(yīng)用油相熱注入法合成尺寸及厚度均一且可調(diào)的二維Mo S2納米片。
[0006]上述技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]—種二維MoS2納米片的制備方法，在氮?dú)獗Ｗo(hù)320?370°C下，向鉬前體溶液中迅速注入硫代乙酰胺前體溶液，反應(yīng)I?30分鐘，得到單層二維MoS2納米片；所述的硫代乙酰胺前體溶液和鉬前體溶液的用量，按溶液中的硫元素和鉬元素的摩爾比為1: 2?5:1;所述的鉬前體溶液是將鉬鹽溶解在羧酸、有機(jī)胺和高沸點(diǎn)溶劑的混合物中得到的溶液，所述的硫代乙酰胺前體溶液是硫代乙酰胺的油胺溶液。
[0008]在得到單層二維MoS2納米片后，再重復(fù)I?2遍“向反應(yīng)體系中迅速注入鉬前體溶液，然后以2秒/滴的速度注入硫代乙酰胺前體溶液，然后反應(yīng)10分鐘”的操作，每遍操作中硫代乙酰胺前體溶液和鉬前體溶液的用量，按溶液中的硫元素和鉬元素的摩爾比為2:1，得到三層或五層二維MoS2納米片。
[0009]所述的鉬鹽優(yōu)選六羰基鉬或醋酸鉬二聚體，所述的羧酸優(yōu)選硬脂酸，所述的有機(jī)胺優(yōu)選十八胺或油胺，所述的高沸點(diǎn)溶劑優(yōu)選三正辛基氧膦或/和角鯊?fù)椤?br>[0010]所述的硫代乙酰胺前體溶液優(yōu)選濃度為0.1?0.5mol/L的硫代乙酰胺的油胺溶液;所述的鉬前體溶液優(yōu)選按鉬元素計(jì)每毫摩爾的鉬鹽溶解在2.4g硬脂酸、4.Sg三正辛基氧膦和12mL油胺中得到的溶液。
[0011]有益效果:
[0012]1、本發(fā)明制備的單分子層納米片直徑在3?13nm之間可調(diào)，尺寸較為均一，且為單分子層二維結(jié)構(gòu)，單分散性好。
[0013]2、本發(fā)明制備的三層、五層二維MoS2納米片尺寸均一，層數(shù)均一，單分散性較好。
[0014]3、整個(gè)反應(yīng)操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)物尺寸厚度均一可控，產(chǎn)物穩(wěn)定，環(huán)境友好，儲(chǔ)存方便，應(yīng)用潛力大。
【附圖說明】
:
[0015]圖1是實(shí)施例1、2、3合成的直徑為13.lnm,3.5nm和7nm的單分子層MoS2納米片的吸收光譜圖。
[0016]圖2是實(shí)施例5、12、13合成的單層、三層和五層MoS2納米片的吸收光譜圖。
[0017]圖3是實(shí)施例1合成的直徑約為13nm的單分子層MoS2納米片的TEM，右上角插圖為對(duì)應(yīng)的HRTEM照片。
[0018]圖4是實(shí)施例2合成的直徑約為3.5nm的單分子層MoS2納米片的TEM，右上角插圖為對(duì)應(yīng)的HRTEM照片。
[0019]圖5是實(shí)施例12合成的三層MoS2納米片的TEM，右上角插圖為對(duì)應(yīng)的HRTEM照片。
[0020]圖6是實(shí)施例13合成的五層MoS2納米片的TEM，右上角插圖為對(duì)應(yīng)的HRTEM照片。
【具體實(shí)施方式】
:
[0021]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。以下實(shí)施例及附圖僅用于示例性說明，不能理解為對(duì)本專利的限制。
[0022]實(shí)施例1:
[0023]首先，制備硫代乙酰胺(TDT)前體溶液。取0.1518g(2.0mmoI)硫代乙酰胺，將其與
5.0mL油胺(OLA)混合，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱至40°C將其溶解，得到黃色透明溶液，即得到0.4mol/L 的 TDT-OLA 溶液。
[0024]然后，在50mL三頸燒瓶中加入0.6320g(2.0mmol)硬脂酸，2g TOPO(三正辛基氧膦)，2g十八胺以及5mL角鯊?fù)?。將溶液?20°C抽真空10分鐘，后通入氮?dú)猓⑷芤簻囟冉档椭?0°C。此時(shí)打開三頸燒瓶膠塞并快速加入0.0437g(0.1mmol)醋酸鉬二聚體，升溫至120°C抽真空10分鐘，后通入氮?dú)?，并將反?yīng)溫度提高到330°C，快速注入1.2mL 0.4M的TDT-OLA溶液，反應(yīng)5分鐘，得到直徑為13.1nm的單層MoS2納米片。
[0025]實(shí)施例2:
[0026]首先，制備硫代乙酰胺(TDT)前體溶液。取0.0759g (1.0mmo I)硫代乙酰胺，將其與
10.0mL油胺(OLA)混合，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱至40°C將其溶解，得到黃色透明溶液，即得到0.lmol/L的TDT-OLA溶液。
[0027]然后，在50mL三頸燒瓶中加入0.568g硬脂酸，2g TOPO以及5g油胺。將溶液在120°C抽真空10分鐘，后通入氮?dú)?，并將溶液溫度降低?0°C。此時(shí)打開三頸燒瓶膠塞并快速加入0.04378(0.111111101)醋酸鉬二聚體，升溫至1201抽真空10分鐘，后通入氮?dú)?，并將反?yīng)溫度提高到320°C，快速注入1.0mL 0.1M TDT-OLA溶液，反應(yīng)I分鐘，得到直徑3.5nm的單層MoS2納米片。
[0028]實(shí)施例3:
[0029]首先，制備0.4M的硫代乙酰胺(TDT)前體溶液。
[0030]然后，在50mL三頸燒瓶中加入0.24g硬脂酸，0.48gT0P0以及1.2mL油胺。將溶液在120°C抽真空10分鐘，后通入氮?dú)猓⑷芤簻囟冉档椭?0°C。此時(shí)打開三頸燒瓶膠塞并快速加入0.02188(0.051111]101)醋酸鉬二聚體(含0.11]11]101鉬元素)，封上膠塞，升溫至120°(3抽真空10分鐘后通入氮?dú)?，配?.05mo 1/L的Mo前體溶液，并將反應(yīng)溫度提高到320°C，快速注入0.5mL 0.4M TDT-OLA溶液，反應(yīng)5分鐘，得到直徑7nm左右的單層MoS2納米片。
[0031]實(shí)施例4:
[0032]首先，制備0.4M的硫代乙酰胺(TDT)前體溶液。
[0033]然后，在50mL三頸燒瓶中加入0.568g硬脂酸以及5g油胺。將溶液在120°C抽真空10分鐘，后通入氮?dú)猓⑷芤簻囟冉档椭?0°C。此時(shí)打開三頸燒瓶膠塞并快速加入0.0437g(0.lmmol)醋酸鉬二聚體，升溫至120°C抽真空10分鐘，后通入氮?dú)?，并將反?yīng)溫度提高到320°C，快速注入0.5mL 0.4M TDT-OLA溶液，反應(yīng)5分鐘，得到單層MoS2納米片。
[0034]實(shí)施例5:
[0035]首先，制備0.4M硫代乙酰胺(TDT)前體溶液。
[0036]然后，在50mL三頸燒瓶中加入0.568g硬脂酸，2g TOPO以及5g油胺。將溶液在120°C抽真空10分鐘，后通入氮?dú)猓⑷芤簻囟冉档椭?0°C。此時(shí)打開三頸燒瓶膠塞并快速加入0.04378(0.111111101)醋酸鉬二聚體，升溫至1201抽真空10分鐘，后通入氮?dú)?，并將反?yīng)溫度提高到320°C，快速注入1.2mL 0.4M TDT-OLA溶液，反應(yīng)5分鐘，得到直徑13nm左右的單層M0S2納米片。
[0037]實(shí)施例6:
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