CN113979481A - 一种大尺寸二维材料的制备方法 - Google Patents

一种大尺寸二维材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113979481A
CN113979481A CN202111318184.2A CN202111318184A CN113979481A CN 113979481 A CN113979481 A CN 113979481A CN 202111318184 A CN202111318184 A CN 202111318184A CN 113979481 A CN113979481 A CN 113979481A
Authority
CN
China
Prior art keywords
dimensional material
double
size
polar solvent
group ligand
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111318184.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113979481B (zh
Inventor
董安钢
袭祥运
杨东
倪冉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fudan University
Original Assignee
Fudan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fudan University filed Critical Fudan University
Priority to CN202111318184.2A priority Critical patent/CN113979481B/zh
Publication of CN113979481A publication Critical patent/CN113979481A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113979481B publication Critical patent/CN113979481B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00Compounds of iron
    • C01G49/02Oxides; Hydroxides
    • C01G49/08Ferroso-ferric oxide [Fe3O4]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G53/00Compounds of nickel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/01Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/01Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/04Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/20Particle morphology extending in two dimensions, e.g. plate-like
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00Particle morphology
    • C01P2004/60Particles characterised by their size
    • C01P2004/61Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供了一种大尺寸二维材料的制备方法。本发明首先利用双端基团配体对油酸油胺包覆的纳米粒子进行修饰,然后将修饰后的粒子溶液迅速注入极性溶剂中,静置分层后,除去上清液,通过乙醇洗涤离心干燥,最终得到大尺寸的二维材料。本发明方法简单,成本低,可实现大量制备,通过调控双基团配体和极性溶剂得到不同种类的二维材料。本发明所得二维材料具有大尺寸、表面平整、结构稳定等优点,在热磁、储能、催化等领域具有广宽的应用前景。

Description

一种大尺寸二维材料的制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域,具体涉及一种大尺寸二维材料的制备方法。
背景技术
二维材料由于其较高的比表面积和二维特性,在光电器件、能源存储、催化等领域收到了越来越广泛的关注。截至目前已经有许多二维材料被合成出来,如石墨烯、二维过渡金属碳化物或碳氮化物(MXenes)、贵金属、金属有机框架材料(MOFs)、共价有机框架材料(COFs)、聚合物、黑磷等等。
现有二维材料的合成方法包括:机械剥离、离子插入辅助剥离、氧化辅助液体剥离、选择性刻蚀液体剥离、化学气相沉积法及湿化学法等。这些 “自上而下”的方法过程较为复杂、能耗高、效率低,还可能产生较高的污染。自组装方法是一种“自下而上”合成二维材料的方法,其最大的优势在于不受物种的限制,可以利用基本的结构单元,如纳米晶、团簇等,通过氢键、范德华力等弱相互作用进行结合形成稳定的二维材料。目前,通过界面挥发组装、乳液组装的方法,已经有各种二维超晶格材料被制备出来。然而这些方法需要对组装条件进行精细的调控,过程较为复杂,且由于都受到纳米粒子浓度和界面的限制,制备的二维材料量少,很难实现大规模、连续化的制备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大尺寸二维材料的制备方法,利用双端基团配体对油酸油胺包覆的纳米粒子进行修饰,然后将修饰后的粒子溶液迅速注入极性溶剂中,静置分层后,除去上清液,通过乙醇洗涤离心,最终得到大尺寸的二维材料。
本发明方法,操作简单,原料易得,制备量大,能耗低,可实现连续化操作且溶剂可回收,环保绿色。制备的二维材料种类多,尺寸大,在储能、催化等领域具有广泛的应用前景。
本发明相对现有技术具有以下特点:本发明利用利用双端基团配体对油酸油胺包覆的纳米粒子进行修饰,然后将修饰后的粒子溶液迅速注入极性溶剂中,静置分层后,除去上清液,通过乙醇洗涤离心,得到大尺寸的二维材料。本发明具有以下优点:第一,在常温下操作,简单易行,不受粒子浓度和界面的限制,可以实现大批量连续化制备各类二维材料;第二,制备过程中使用的溶剂可以回收再利用,是一种绿色环保的方法;第三,得到的二维材料尺寸较大,表面平整,具有较高的比表面积,结构稳定,可以在极性溶剂中稳定分散,在热磁、储能和催化方面都具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的四氧化三铁二维材料的透射电镜图;
图2为本发明实施例1制备的四氧化三铁二维材料的透射电镜图;
图3为本发明实施例3制备的镍铁氧二维材料的透射电镜图;
图4为本发明实施例2制备的四氧化三铁二维材料扫描电镜图;
图5为本发明实施例2制备的四氧化三铁二维材料扫描电镜图。
具体实施方式
实施例1
将1.8g的12-氨基十二酸溶解于20mL乙酸中得到澄清的溶液。取20ml浓度为10mg/mL的四氧化三铁纳米粒子的正己烷溶液,将双端配体溶液与粒子溶液混合并超声2分钟,随后将混合溶液迅速注入500ml的甲醇与N,N-二甲基甲酰胺体积比为1:1的混合极性溶剂中,剧烈摇晃后静置1h。除去上清液,将沉淀的二维材料用50mL乙醇洗涤三次后离心,60℃烘干后得到尺寸大于10μm厚度小于30nm的四氧化三铁二维材料。
图1、2为制备的四氧化三铁二维材料的透射电镜图,可以看到二维材料产率较高、尺寸在10μm以上。
实施例2
将1g的十二烷二酸溶解于20mL乙酸中得到澄清的溶液。取20ml浓度为10mg/mL的四氧化三铁立方纳米粒子的正己烷溶液,将双端配体溶液与粒子溶液混合并超声2分钟,随后将混合溶液迅速注入500ml的甲醇与N,N-二甲基甲酰胺体积比为1:1的混合极性溶剂中,剧烈摇晃后静置1h。除去上清液,将沉淀的二维材料用50mL乙醇洗涤三次后离心,60℃烘干后得到尺寸大于10μm厚度小于30nm的Fe3O4二维材料。
图4、图5为四氧化三铁二维材料的扫描电镜图片,可以看到二维材料的厚度在20nm左右。
实施例3
将1.8g的11-氨基十一酸溶解于20mL乙酸中得到澄清的溶液。取20ml浓度为15mg/mL的镍铁氧纳米粒子的正己烷溶液,将双端配体溶液与粒子溶液混合并超声2分钟,随后将混合溶液迅速注入500ml的去离子水与N,N-二甲基甲酰胺体积比为1:1的混合极性溶剂中,剧烈摇晃后静置1h。除去上清液,将沉淀的二维材料用50mL乙醇洗涤三次后离心,60℃烘干后得到尺寸大于10μm厚度小于30nm的镍铁氧二维材料。
图3为镍铁氧二维纳米材料的透射电镜图片,可以看出二维材料尺寸较大,表面平整、厚度均一。

Claims (4)

1.一种大尺寸二维材料的制备方法,其特征在于具体步骤如下:
(1)将双端基团配体溶解于乙酸中得到澄清的双端基团配体乙酸溶液;
(2)将纳米粒子的正己烷分散液与步骤(1)所得的双端基团配体乙酸溶液混合,超声2分钟后得到混合溶液;
(3)将步骤(2)所得的混合溶液在1-5秒内注入极性溶剂中,使混合溶液与极性溶剂充分接触,随后室温静置1小时,体系逐渐澄清,二维材料逐渐沉淀至下层;
(4)将步骤(3)所得产物的上清液去除,沉淀物用乙醇充分洗涤后,60℃烘干即得所述大尺寸二维材料;
其中,步骤(1)中的双端基团配体选自11-氨基十一酸、十二烷二酸和12-氨基十二酸中的一种或几种;
步骤(2)中所述的纳米粒子为油酸或油胺包覆的四氧化三铁纳米粒子或镍铁氧纳米粒子;
步骤(3)中所述极性溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、甲醇和去离子水中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸二维材料的制备方法,其特征在于步骤(1)中双端基团配体乙酸溶液的浓度为0.05-0.5g/mL。
3.根据权利要求1所述的一种大尺寸二维材料的制备方法,其特征在于步骤(2)中所述纳米粒子的正己烷分散液中纳米粒子的浓度为5-20mg/mL,纳米粒子的正己烷分散液与双端基团配体溶液的体积比为1:1。
4.根据权利要求1所述的一种大尺寸二维材料的制备方法,其特征在于步骤(3)中所述极性溶剂与混合溶液体积比大于等于10。
CN202111318184.2A 2021-11-09 2021-11-09 一种大尺寸二维材料的制备方法 Active CN113979481B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111318184.2A CN113979481B (zh) 2021-11-09 2021-11-09 一种大尺寸二维材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111318184.2A CN113979481B (zh) 2021-11-09 2021-11-09 一种大尺寸二维材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113979481A true CN113979481A (zh) 2022-01-28
CN113979481B CN113979481B (zh) 2023-09-05

Family

ID=79747248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111318184.2A Active CN113979481B (zh) 2021-11-09 2021-11-09 一种大尺寸二维材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113979481B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101697303A (zh) * 2009-10-16 2010-04-21 上海师范大学 氨基功能化的水溶性四氧化三铁纳米磁性粒子的制备方法
KR20160013725A (ko) * 2014-07-28 2016-02-05 고려대학교 산학협력단 야누스 나노복합체 다층막, 그 제조방법 및 이를 포함하는 전극
CN109879328A (zh) * 2019-03-14 2019-06-14 复旦大学 一种高效、通用的二维纳米片-零维纳米晶共组装方法
CN109879278A (zh) * 2019-03-14 2019-06-14 复旦大学 一种零维-二维杂化叠层超结构纳米材料的制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101697303A (zh) * 2009-10-16 2010-04-21 上海师范大学 氨基功能化的水溶性四氧化三铁纳米磁性粒子的制备方法
KR20160013725A (ko) * 2014-07-28 2016-02-05 고려대학교 산학협력단 야누스 나노복합체 다층막, 그 제조방법 및 이를 포함하는 전극
CN109879328A (zh) * 2019-03-14 2019-06-14 复旦大学 一种高效、通用的二维纳米片-零维纳米晶共组装方法
CN109879278A (zh) * 2019-03-14 2019-06-14 复旦大学 一种零维-二维杂化叠层超结构纳米材料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113979481B (zh) 2023-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101278939B1 (ko) 금속 나노입자의 제조 방법 및 이 방법으로 얻어진 금속 나노입자와 그것의 사용
CN103613755B (zh) 一种石墨烯/聚苯胺纳米复合材料、制备方法及应用
CN101707106B (zh) 一种核壳结构的二氧化硅磁性复合微球的制备方法
CN104058392B (zh) 一种石墨烯胶体分散液的制备方法
CN101599335B (zh) 一种耐氧化二甲基硅油基磁性液体及其制备方法
CN102911474B (zh) 聚乙烯吡咯烷酮杂化石墨烯催化剂载体材料、制备方法及应用
CN102623125B (zh) 一种含多磁性内核的Fe3O4/SiO2纳米粒的制备方法
CN101003907A (zh) 纳米银包覆二氧化硅的金属介电复合颗粒的制备方法
CN109879278B (zh) 一种零维-二维杂化叠层超结构纳米材料的制备方法
CN100590071C (zh) 一种水溶性碳纳米管的制备及纳米贵金属粒子负载方法
CN108249482B (zh) 磁性Fe2O3纳米颗粒的制备方法及其与纳米碳材料复合的方法
CN111500001A (zh) 一种碳纳米管纳米复合材料的制备方法与应用
CN104479456B (zh) 一种金包银-石墨烯基水性墨水及其喷墨打印透明的图案化导电电极的应用
CN103447549A (zh) 钴纳米球的制备方法
CN100545218C (zh) 二氧化硅包裹氧化铁的方法
CN103084582A (zh) 一种制备原子尺度贵金属纳米粒子稳定胶体悬浮液的方法
Mohapatra et al. Nanoparticles—production and role in biotransformation
Zhang et al. Necklace‐Like Nanostructures: From Fabrication, Properties to Applications
CN108855217B (zh) 一种铜基金属有机骨架纳米薄片的制备方法及其应用
CN113979481B (zh) 一种大尺寸二维材料的制备方法
CN112041266A (zh) 由含碳材料与金属氧化物组成的纳米材料的获得方法
CN108864699B (zh) 硅烷偶联剂辅助制备磁性树状大分子纳米复合材料的方法
CN102330149A (zh) 枝状金纳米单晶的制备方法
CN114394622A (zh) 一种三维空心二硫化钼@金纳米颗粒及制备方法
CN112876807A (zh) 一种Fe2O3/Ag/酚醛树脂三明治结构纳米盘的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant