CN107151004A - 一种硫掺杂磷烯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硫掺杂磷烯的制备方法，包括：将磷烯置于等离子体气相沉积设备中，并抽真空至压强为5Pa以下，再向该离子体气相沉积设备中充入含硫气体，直至该离子体气相沉积设备的内部压强为100～1000Pa，然后在1～60min内升温至200～1000℃，并在射频功率5～500W下轰击磷烯1～360min，之后降温至室温，从而制得硫掺杂磷烯。本发明可以将硫元素掺杂到磷烯中，使磷烯具有很好的抗氧化性能，不仅磷烯的物理化学性能不会被破坏，而且操作简单、对设备要求低、产品质量好、产率高，产品可广泛用到电子通信、交通运输等领域。

Description

一种硫掺杂磷烯的制备方法
技术领域
本发明涉及磷烯复合材料领域，尤其涉及一种硫掺杂磷烯的制备方法。
背景技术
磷烯材料是新型的二维磷纳米材料，其特殊的微观稳定结构使其具有优异的电化学性能和热传导性能，因此磷烯材料在电子通信、交通运输等领域具有广阔应用前景。
磷烯的环境稳定性较差，磷原子较强的化学活性使其容易被氧气、水等物质侵蚀而失去原有性能，在使用时必须通过设备或其他方法进行严格保护，否则会因侵蚀而迅速分解，这使其在实际使用过程中受到大幅限制。另外，磷烯的机械性能较弱，在实际应用过程中易受到外力而受到破坏。
在现有技术中，对磷烯的环境不稳定性(即容易被氧化侵蚀的缺点)没有很好的处理方法，且没有出现硫掺杂磷烯及其合成方法。
发明内容
针对现有技术中的上述不足之处，本发明提供了一种硫掺杂磷烯的制备方法，可以将硫元素掺杂到磷烯中，使磷烯具有很好的抗氧化性能，不仅磷烯的物理化学性能不会被破坏，而且操作简单、对设备要求低、产品质量好、产率高，产品可广泛用到电子通信、交通运输等领域。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种硫掺杂磷烯的制备方法，包括：将磷烯置于等离子体气相沉积设备中，并抽真空至压强为5Pa以下，再向该离子体气相沉积设备中充入含硫气体，直至该离子体气相沉积设备的内部压强为100～1000Pa，然后在1～60min内升温至200～1000℃，并在射频功率5～500W下轰击磷烯1～360min，之后降温至室温，从而制得硫掺杂磷烯。
优选地，所述的含硫气体为硫化氢、硫蒸汽、一氧化硫、二氧化硫中的至少一种。
优选地，向离子体气相沉积设备中充入气体的流量为5～100sccm。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所提供的硫掺杂磷烯的制备方法将磷烯置于等离子体气相沉积设备中，并使用射频电源对该等离子体气相沉积设备中的含硫气体进行电离，对磷烯进行轰击，同时对加热温度、内部压强、射频功率、轰击时间进行控制，从而将硫元素掺杂到磷烯中，形成了硫掺杂磷烯；与单纯的磷烯不同，该硫掺杂磷烯中的硫原子可使其具有很好的抗氧化性能，并保证磷烯优异的物理化学性能不被破坏，仍然具有良好的导电性、导热性、稳定性、柔性等性能，因此本发明所提供的硫掺杂磷烯的制备方法不仅能使磷烯的物理化学性能不会被破坏，而且操作简单、对设备要求低、产品质量好、产率高，产品可广泛用到电子通信、交通运输等领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例1所制备的硫掺杂磷烯的扫描电子显微镜照片。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面对本发明所提供的硫掺杂磷烯的制备方法进行详细描述。
一种硫掺杂磷烯的制备方法，包括：将磷烯置于等离子体气相沉积设备中，并抽真空至压强为5Pa以下，再向该离子体气相沉积设备中充入含硫气体，充入气体的流量为5～100sccm，直至该离子体气相沉积设备的内部压强为100～1000Pa，然后在1～60min内升温至200～1000℃，并在射频功率5～500W下轰击磷烯1～360min，之后降温至室温，从而制得硫掺杂磷烯。
其中，所述的含硫气体为硫化氢、硫蒸汽、一氧化硫、二氧化硫中的至少一种。
具体地，本发明所提供的硫掺杂磷烯的制备方法将磷烯置于等离子体气相沉积设备中，并使用射频电源对该等离子体气相沉积设备中的含硫气体进行电离，对磷烯进行轰击，同时对加热温度、内部压强、射频功率、轰击时间进行控制，从而将硫元素掺杂到磷烯中，形成了硫掺杂磷烯；与单纯的磷烯不同，该硫掺杂磷烯中的硫原子可使其具有很好的抗氧化性能，并保证磷烯优异的物理化学性能不被破坏，仍然具有良好的导电性、导热性、稳定性、柔性等性能，因此本发明所提供的硫掺杂磷烯的制备方法不仅能使磷烯的物理化学性能不会被破坏，而且操作简单、对设备要求低、产品质量好、产率高，产品可广泛用到电子通信、交通运输等领域。
为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的硫掺杂磷烯的制备方法进行详细描述。
实施例1
一种硫掺杂磷烯的制备方法，其具体步骤可以包括：将磷烯置于等离子体气相沉积设备中，并抽真空至压强为5Pa以下，再向该离子体气相沉积设备中充入硫化氢，充入气体的流量为5sccm，直至该离子体气相沉积设备的内部压强为100Pa，然后在60min内升温至200℃，并在射频功率5W下轰击磷烯360min，之后降温至室温，从而制得如图1所示的硫掺杂磷烯。
实施例2
一种硫掺杂磷烯的制备方法，其具体步骤可以包括：将磷烯置于等离子体气相沉积设备中，并抽真空至压强为5Pa以下，再向该离子体气相沉积设备中充入硫化氢，充入气体的流量为20sccm，直至该离子体气相沉积设备的内部压强为250Pa，然后在45min内升温至400℃，并在射频功率700W下轰击磷烯250min，之后降温至室温，从而制得硫掺杂磷烯。
实施例3
一种硫掺杂磷烯的制备方法，其具体步骤可以包括：将磷烯置于等离子体气相沉积设备中，并抽真空至压强为5Pa以下，再向该离子体气相沉积设备中充入一氧化硫，充入气体的流量为50sccm，直至该离子体气相沉积设备的内部压强为500Pa，然后在30min内升温至600℃，并在射频功率250W下轰击磷烯150min，之后降温至室温，从而制得硫掺杂磷烯。
实施例4
一种硫掺杂磷烯的制备方法，其具体步骤可以包括：将磷烯置于等离子体气相沉积设备中，并抽真空至压强为5Pa以下，再向该离子体气相沉积设备中充入硫化氢和二氧化硫混合气体，充入气体的流量为75sccm，直至该离子体气相沉积设备的内部压强为800Pa，然后在10min内升温至800℃，并在射频功率400W下轰击磷烯60min，之后降温至室温，从而制得硫掺杂磷烯。
实施例5
一种硫掺杂磷烯的制备方法，其具体步骤可以包括：将磷烯置于等离子体气相沉积设备中，并抽真空至压强为5Pa以下，再向该离子体气相沉积设备中充入二氧化硫，充入气体的流量为100sccm，直至该离子体气相沉积设备的内部压强为1000Pa，然后在1min内升温至1000℃，并在射频功率500W下轰击磷烯1min，之后降温至室温，从而制得硫掺杂磷烯。
综上可见，本发明实施例可以将硫元素掺杂到磷烯中，使磷烯具有很好的抗氧化性能，不仅磷烯的物理化学性能不会被破坏，而且操作简单、对设备要求低、产品质量好、产率高，产品可广泛用到电子通信、交通运输等领域。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种硫掺杂磷烯的制备方法，其特征在于，包括：将磷烯置于等离子体气相沉积设备中，并抽真空至压强为5Pa以下，再向该离子体气相沉积设备中充入含硫气体，直至该离子体气相沉积设备的内部压强为100～1000Pa，然后在1～60min内升温至200～1000℃，并在射频功率5～500W下轰击磷烯1～360min，之后降温至室温，从而制得硫掺杂磷烯。
2.根据权利要求1所述的硫掺杂磷烯的制备方法，其特征在于，所述的含硫气体为硫化氢、硫蒸汽、一氧化硫、二氧化硫中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的硫掺杂磷烯的制备方法，其特征在于，向离子体气相沉积设备中充入气体的流量为5～100sccm。
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