CN110155989A - 一种二维材料膜的批量大面积制备方法 - Google Patents

一种二维材料膜的批量大面积制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种二维材料膜的批量大面积制备方法包括如下步骤，首先配制具有所需pH值的标准缓冲溶液,经搅拌、超声后得到混合均匀的无色透明溶液，同时将二维材料基料混合,高温搅拌、成型,对制备完成后的二维材料膜表面处理；此类锂离子插层法的主要优点是可获得单层样品的效率比较高，通过电化学方法辅助的锂离子插层法使剥离过程更加快速和可控，极大的增加了分离生成二维材料的效率，同时通过对二维材料膜表面处理采用电晕处理法，提高了材料的表面能，并最终改善了材料表面对印刷油墨、油漆、黏合剂及各种其他涂料等的黏合性能。

Description

一种二维材料膜的批量大面积制备方法
技术领域
本发明属于二维材料膜制备技术领域，具体涉及一种二维材料膜的批量大面积制备方法。
背景技术
二维材料是一类新兴的纳米材料，它具有薄膜结构，横向尺寸大于100nm或高达几微米甚至更大，但厚度只有单个或几个原子层厚。首先在超薄区域，特别是在单层二维纳米材料中，电子仅可在两个维度的非纳米尺度上进行自由运动，使其具有独特的电子特性，这对于凝聚态物理学和电子或光电子的基础研究是非常理想的；其次强的平面内共价键和原子级的厚度使其优良的机械强度、灵活性和光学透明性，在下一代器件中拥有巨大的潜力；第三，横向尺寸比较大的同时保持原子级的厚度，赋予了它们超高的比表面积，这对于催化和电容器等表界面工程策略的构建具有非常强的吸引力。
现有的二维材料在采用插层处理时，分离生成二维材料效果较差，不能有效的对二维材料膜进行大面积的制备，同时一般生成后的二维材料膜表面较为粗糙，实用效果较差，不能有效投入使用的问题，为此我们提出一种二维材料膜的批量大面积制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二维材料膜的批量大面积制备方法，以解决上述背景技术中提出的二维材料在采用插层处理时，分离生成二维材料效果较差，不能有效的对二维材料膜进行大面积的制备，同时一般生成后的二维材料膜表面较为粗糙，实用效果较差，不能有效投入使用的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种二维材料膜的批量大面积制备方法，包括如下步骤：
基膜原液制备：配制具有所需pH值的标准缓冲溶液,经搅拌、超声后得到混合均匀的无色透明溶液；
二维材料基料混合：将上述基膜原液中加入适量氧化石墨烯0.05-2g/L、过渡金属六方氮化硼0.03-1g/L、烯类0.01-3g/L、IIA族金属元素形成的硫化物0.06-1g/L、IV族金属的二疏化物0.04-2g/L和少量其它的无机层状物材料0.005-0.04g/L,进行插层处理；
高温搅拌、成型：将上述混合基料进行搅拌，并将搅拌中的基料进行加热，加热至600-950℃，时间为3-6h，静置后，进行二次搅拌，搅拌时常为30-75min，冷却成型；
二维材料膜表面处理；对所述二维材料膜表面处理采用电晕处理法，
进一步的，所述过渡金属二硫化物为MoS2、WS2ZrS2和ReS2中一种以上；所述六方氮化硼为h-BN；所述烯类为硅烯和锗烯中一种以上；所述IIA族金属元素形成的硫化物为GaS；所述IV族金属的二疏化物为SnS2；所述其它的无机层状物材料为过渡金属卤化物、金属氧化物和黑磷中一种以上。
进一步的，所述标准缓冲溶液是纯水体系或醇/水体系,包括弱酸及其盐、弱碱及其盐组成的混合溶液，优选甲酸-甲酸铵体系、甘氨酸-盐酸体系、甘氨酸-氢氧化钠、三羟甲基氨基甲烷盐酸等。
进一步的，所述插层处理利用化学原电池的方法，锂金属薄片作为阳极，二硫化钼作为阴极材料；锂离子插入发生在原电池放电的过程中；这种锂化过程是可控、可监测的。
进一步的，所述二维材料膜表面处理采用电晕处理法，通过在金属电极与电晕处理辊之间施加高频、高压电源，使之产生放电，使得高能量电火花冲击薄膜表面，在它们的共同作用下，使二维材料膜表面产生活化、表面能增加，其中通过电晕处理可使聚烯烃薄膜的湿张力提高到38达因/厘米；可使聚酯薄膜的表面湿张力达到52-56达因/厘米以上；这里值得注意的是二维材料膜与电晕处理辊之间应避免夹入空气，否则有可能使薄膜的反面也被电晕处理。
进一步的，所述反面电晕一方面有可能产生油墨印刷的反粘现象，另一方面在镀铝时会发生镀铝层转移，在涂胶时会发生涂胶层转移，其中为了防止所述薄膜反面电晕的主要措施是要调节好电晕处理辊前的橡胶压紧辊的压力，压紧辊两端压力既要一致且压力大小又要合适。
进一步的，所述电晕辊和所述压紧辊必须进行严格的动静平衡试验，以保证二维材料膜平整地进入电晕辊。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
此类锂离子插层法的主要优点是可获得单层样品的效率比较高，通过电化学方法辅助的锂离子插层法使剥离过程更加快速和可控，极大的增加了分离生成二维材料的效率，同时通过对二维材料膜表面处理采用电晕处理法，提高了材料的表面能，并最终改善了材料表面对印刷油墨、油漆、黏合剂及各种其他涂料等的黏合性能。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明的整体流程结构示意图；
具体实施方式
下面将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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种二维材料膜的批量大面积制备方法包括如下步骤，首先配制具有所需pH值的标准缓冲溶液,经搅拌、超声后得到混合均匀的无色透明溶液，将上述基膜原液中加入适量氧化石墨烯0.5-2g/L、过渡金属六方氮化硼0.3-0.9g/L、烯类0.1-3g/L、IIA族金属元素形成的硫化物0.06-0.9g/L、IV族金属的二疏化物0.04-2g/L和少量其它的无机层状物材料0.01-0.04g/L,进行插层处理，再将上述混合基料进行搅拌，并将搅拌中的基料进行加热，加热至600-950℃，时间为3-4h，静置后，进行二次搅拌，搅拌时常为30-75min，冷却成型；对成型后的二维材料膜表面处理采用电晕处理法，
本实施例中，优选的，过渡金属二硫化物为MoS2、WS2ZrS2和ReS2中一种以上；所述六方氮化硼为h-BN；所述烯类为硅烯和锗烯中一种以上；所述IIA族金属元素形成的硫化物为GaS；所述IV族金属的二疏化物为SnS2；所述其它的无机层状物材料为过渡金属卤化物、金属氧化物和黑磷中一种以上。
本实施例中，优选的，标准缓冲溶液是纯水体系或醇/水体系,包括弱酸及其盐、弱碱及其盐组成的混合溶液，优选甲酸-甲酸铵体系、甘氨酸-盐酸体系、甘氨酸-氢氧化钠、三羟甲基氨基甲烷盐酸等。
本实施例中，优选的，插层处理利用化学原电池的方法，锂金属薄片作为阳极，二硫化钼作为阴极材料；锂离子插入发生在原电池放电的过程中；这种锂化过程是可控、可监测的。
本实施例中，优选的，二维材料膜表面处理采用电晕处理法，通过在金属电极与电晕处理辊之间施加高频、高压电源，使之产生放电，使得高能量电火花冲击薄膜表面，在它们的共同作用下，使二维材料膜表面产生活化、表面能增加，其中通过电晕处理可使聚烯烃薄膜的湿张力提高到38达因/厘米；可使聚酯薄膜的表面湿张力达到52-56达因/厘米以上；这里值得注意的是二维材料膜与电晕处理辊之间应避免夹入空气，否则有可能使薄膜的反面也被电晕处理；反面电晕一方面有可能产生油墨印刷的反粘现象，另一方面在镀铝时会发生镀铝层转移，在涂胶时会发生涂胶层转移，其中为了防止薄膜反面电晕的主要措施是要调节好电晕处理辊前的橡胶压紧辊的压力，压紧辊两端压力既要一致且压力大小又要合适；电晕辊和压紧辊必须进行严格的动静平衡试验，以保证二维材料膜平整地进入电晕辊。
实施例二
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种二维材料膜的批量大面积制备方法包括如下步骤，首先配制具有所需pH值的标准缓冲溶液,经搅拌、超声后得到混合均匀的无色透明溶液，将上述基膜原液中加入适量氧化石墨烯0.05-1g/L、过渡金属六方氮化硼0.03-0.05g/L、烯类0.01-1g/L、IIA族金属元素形成的硫化物0.06-0.5g/L、IV族金属的二疏化物0.04-0.5g/L和少量其它的无机层状物材料0.005-0.02g/L,进行插层处理，再将上述混合基料进行搅拌，并将搅拌中的基料进行加热，加热至600-950℃，时间为4-6h，静置后，进行二次搅拌，搅拌时常为30-75min，冷却成型；对成型后的二维材料膜表面处理采用电晕处理法，
本实施例中，优选的，过渡金属二硫化物为MoS2、WS2ZrS2和ReS2中一种以上；六方氮化硼为h-BN；烯类为硅烯和锗烯中一种以上；IIA族金属元素形成的硫化物为GaS；IV族金属的二疏化物为SnS2；其它的无机层状物材料为过渡金属卤化物、金属氧化物和黑磷中一种以上。
本实施例中，优选的，标准缓冲溶液是纯水体系或醇/水体系,包括弱酸及其盐、弱碱及其盐组成的混合溶液，优选甲酸-甲酸铵体系、甘氨酸-盐酸体系、甘氨酸-氢氧化钠、三羟甲基氨基甲烷盐酸等。
本实施例中，优选的，插层处理利用化学原电池的方法，锂金属薄片作为阳极，二硫化钼作为阴极材料；锂离子插入发生在原电池放电的过程中；这种锂化过程是可控、可监测的。
本实施例中，优选的，二维材料膜表面处理采用电晕处理法，通过在金属电极与电晕处理辊之间施加高频、高压电源，使之产生放电，使得高能量电火花冲击薄膜表面，在它们的共同作用下，使二维材料膜表面产生活化、表面能增加，其中通过电晕处理可使聚烯烃薄膜的湿张力提高到38达因/厘米；可使聚酯薄膜的表面湿张力达到52-56达因/厘米以上；这里值得注意的是二维材料膜与电晕处理辊之间应避免夹入空气，否则有可能使薄膜的反面也被电晕处理；反面电晕一方面有可能产生油墨印刷的反粘现象，另一方面在镀铝时会发生镀铝层转移，在涂胶时会发生涂胶层转移，其中为了防止薄膜反面电晕的主要措施是要调节好电晕处理辊前的橡胶压紧辊的压力，压紧辊两端压力既要一致且压力大小又要合适；电晕辊和压紧辊必须进行严格的动静平衡试验，以保证二维材料膜平整地进入电晕辊。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种二维材料膜的批量大面积制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
基膜原液制备：配制具有所需pH值的标准缓冲溶液,经搅拌、超声后得到混合均匀的无色透明溶液；
二维材料基料混合：将上述基膜原液中加入适量氧化石墨烯0.05-2g/L、过渡金属六方氮化硼0.03-1g/L、烯类0.01-3g/L、IIA族金属元素形成的硫化物0.06-1g/L、IV族金属的二疏化物0.04-2g/L和少量其它的无机层状物材料0.005-0.04g/L,进行插层处理；
高温搅拌、成型：将上述混合基料进行搅拌，并将搅拌中的基料进行加热，加热至600-950℃，时间为3-6h，静置后，进行二次搅拌，搅拌时常为30-75min，冷却成型；
二维材料膜表面处理；对所述二维材料膜表面处理采用电晕处理法。
2.根据权利要求1所述的一种二维材料膜的批量大面积制备方法，其特征在于：所述过渡金属二硫化物为MoS2、WS2ZrS2和ReS2中一种以上；所述六方氮化硼为h-BN；所述烯类为硅烯和锗烯中一种以上；所述IIA族金属元素形成的硫化物为GaS；所述IV族金属的二疏化物为SnS2；所述其它的无机层状物材料为过渡金属卤化物、金属氧化物和黑磷中一种以上。
3.根据权利要求1所述的一种二维材料膜的批量大面积制备方法，其特征在于：所述标准缓冲溶液是纯水体系或醇/水体系,包括弱酸及其盐、弱碱及其盐组成的混合溶液，优选甲酸-甲酸铵体系、甘氨酸-盐酸体系、甘氨酸-氢氧化钠、三羟甲基氨基甲烷盐酸等。
4.根据权利要求1所述的一种二维材料膜的批量大面积制备方法，其特征在于：所述插层处理利用化学原电池的方法，锂金属薄片作为阳极，二硫化钼作为阴极材料；锂离子插入发生在原电池放电的过程中；这种锂化过程是可控、可监测的。
5.根据权利要求1所述的一种二维材料膜的批量大面积制备方法，其特征在于：所述二维材料膜表面处理采用电晕处理法，通过在金属电极与电晕处理辊之间施加高频、高压电源，使之产生放电，使得高能量电火花冲击薄膜表面，在它们的共同作用下，使二维材料膜表面产生活化、表面能增加，其中通过电晕处理可使聚烯烃薄膜的湿张力提高到38达因/厘米；可使聚酯薄膜的表面湿张力达到52-56达因/厘米以上；这里值得注意的是二维材料膜与电晕处理辊之间应避免夹入空气，否则有可能使薄膜的反面也被电晕处理。
6.根据权利要求5所述的一种二维材料膜的批量大面积制备方法，其特征在于：所述反面电晕一方面有可能产生油墨印刷的反粘现象，另一方面在镀铝时会发生镀铝层转移，在涂胶时会发生涂胶层转移，其中为了防止所述薄膜反面电晕的主要措施是要调节好电晕处理辊前的橡胶压紧辊的压力，压紧辊两端压力既要一致且压力大小又要合适。
进一步的，所述电晕辊和所述压紧辊必须进行严格的动静平衡试验，以保证二维材料膜平整地进入电晕辊。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113745400A (zh) * 2021-08-16 2021-12-03 南通大学 一种基于Fe插层氧化石墨烯二维可调铁电极化材料结构设计
CN118042808A (zh) * 2024-04-15 2024-05-14 淄博松柏电子科技有限公司 改善透明屏蔽膜外观不良的制备方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111893565A (zh) * 2020-08-04 2020-11-06 中国人民解放军国防科技大学 一种利用促进剂生长单层二硫化钼或二硒化钼的方法
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CN113666348A (zh) * 2021-09-25 2021-11-19 湖北兴发化工集团股份有限公司 一种电化学法制备黑磷纳米片的装置及方法
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