專利名稱：一種單層β相氫氧化鎳二維納米單晶片及其合成方法
技術領域：
-
本發(fā)明涉及納米材料技術領域，是發(fā)展新型制備二維納米材料的重要方向。 尤其是繼單層石墨后，在無模板或襯底條件下，獲得了可以穩(wěn)定孤立存在的又 一種新型單層單晶二維納米材料。
背景技術：
低維納米材料以其獨特的尺寸效應，在很多方面表現出與塊體材料截然不 同的性質。例如催化，信息儲存材料，電學性質，發(fā)光性質等。
二維材料具有與其它低維材料不同的諸多特性從而備受關注。例如二維材 料具有特殊的朗道能級，電子態(tài)密度，自旋相干效應等理論結果，是許多組裝 電子學器件的基本材料。但是長期以來人們都無法得到真正的二維材料，直到
2004年利用機械剝離法制備出髙質量的單層石墨，人們才從自然界獲得了真正 的二維材料。隨之而來，在其它材料中無法實現的實驗現象，如奇特的Dirac 電子特性，量子磁效應等，均在單層石墨中得到了一一驗證。隨著分子束外延 技術的拓展，科研工作者們已經生長出各種準二維的薄膜材料。但是由于這種 方法受襯底表面粗糙度，晶格失配比，及真空條件影響較大，用此方法生長的 準二維薄膜存在較多的缺陷，雜質等。同時這種方法為在非平衡條件下生長， 所的樣品很難與襯底剝離而仍保持著較低的應力弛豫，意味著樣品較難孤立存 在。
本發(fā)明提出了在溶劑熱合成法中，不加入表面活性劑條件下合成出高質量 的單層二維Ni(0H)2納米片。由于合成中未加入表面活性劑，所得樣品表面 干凈。由于合成中未加入襯底，且在準平衡條件下反應，所得二維結構可以很好的分散在云母片上。我們所制備的樣品在ab平面已經生長至近百納米，比已
有的報道提高了近40倍。

發(fā)明內容
本發(fā)明制備一種可以孤立存在且穩(wěn)定的單層P -Ni (0H)2二維納米單晶片。
該單晶片鹽a-b平面生長，尺寸約為100nm，厚度為c-軸方向，大小約為1 個晶胞長度。是繼單層石墨發(fā)現以后，在無模板或襯底條件下，又一可以穩(wěn)定 孤立存在的單層二維材料。
本發(fā)明采用溶劑熱法合成高質量的二維納米P-Ni(0H)2材料，具體過程如 下將可溶性鎳鹽溶于無水乙醇中，然后加入強堿溶液，攪拌并讓混合溶液在 80 200。C反應，冷卻后洗滌并干燥。
前述的合成方法中所用的可溶性鎳鹽為Ni(亂)2 6(H20)或Ni(Cl)26(H20); 所述的強堿為氫氧化鈉，氫氧化鉀第一主族元素氫氧化物，所述的強堿的濃度 為OH—: Ni"摩爾比為3 5: 1;所述混合溶液的反應時間為3至10小時。
本發(fā)明的二維納米Ni(0H)2材料制備技術簡單、設備要求不高、成本低 廉，并且整個反應過程僅使用了乙醇試劑，沒有其它表面活性劑。因此合成是 綠色環(huán)保的，樣品表面較為干凈。由于樣品為水熱法生長，因此無需物理方法 中的苛刻合成條件，也不需要高質量的襯底維持樣品的穩(wěn)定性或由此帶來與襯 底難以剝離的困難，因此在可控生長高質量低維材料方面有極大的應用前景。


圖l為Ni(0H)2的粉末X-射線衍射譜圖，以Si粉為內標確定衍射峰的位置。 圖2為P -Ni (0H)2的透射電鏡照片，其中a圖放大倍數低，b圖放大倍數高。 圖3為Ni(0H)2片的原子力顯微照片(a)，及其截面高度圖(b)。
具體實施例方式實例l:取Ni(N03)2 6(H20)溶于無水乙醇中，獲得陽離子濃度為kiol/L的溶液； 將NaOH按摩爾比OH -: Ni2+=3:1溶解并逐滴加入上述溶液中，將所得混合物充 分攪拌，并移入100M1反應釜中(填充度為709())，在80 20(TC反應3小時，反 應后冷卻至室溫，用蒸餾水抽濾并烘干，即得到所需綠色粉末樣品。
實例2:將實例l所得樣品超聲分散在乙醇中，取上層清液滴加在云母片上并 干燥。然后將樣品放置在SPM (NS3A-02NanoscopeUIa Scanning Probe Microscopy)測試臺上，采用AFM輕敲模式。從而得到附圖3中所示的顯微照片 (左)及截面圖(右)。 實例3:取NiCl2'6(H20)溶于無水乙醇中，獲得陽離子濃度為lmol/L的溶液；將 NaOH按摩爾比0H —: Ni2+=3:1溶解并逐滴加入上述溶液中，將所得混合物充分 攪拌，并移入100M1反應釜中(填充度為70%),在80 20(TC反應3小時，反應 后冷卻至室溫，用蒸餾水抽濾并烘千，可以得到與實例l相似的樣品。 實例4:取Ni(N03)2'6(H20)溶于無水乙醇中，獲得陽離子濃度為lmol/L的溶液； 將K0H按摩爾比0H—: Ni、3:l溶解并逐滴加入上述溶液中，將所得混合物充分 攪拌，并移入100M1反應釜中(填充度為70%)，在80 200。C反應3小時，反應 后冷卻至室溫，用蒸餾水抽濾并烘干，可以得到與實例l相似的樣品。
權利要求
1.一種單層β相氫氧化鎳二維納米單晶片，其特征在于該單晶片沿a-b平面生長，尺寸約100nm；厚度為c-軸方向，大小約為1個晶胞長度；單晶片表面清潔，無須任何襯底，可以孤立穩(wěn)定地存在。
2. —種權利要求1所述的單層p相氫氧化鎳二維納米單晶片的合成方法，其特征在于將可溶性鎳鹽溶于無水乙醇中，然后加入強堿溶液，攪拌并讓混合溶液在80 200。C反應，冷卻后洗滌并干燥。
3. 如權利要求2所述的單層p相氫氧化鎳二維納米單晶片的合成方法，其特征 在于所述的可溶性鎳鹽為Ni(N03)2 6(H20)或Ni(Cl)2'6(H20)。
4. 如權利要求2所述的單層p相氫氧化鎳二維納米單晶片的合成方法，其特征 在于所述的強堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
5. 如權利要求2所述的單層p相氫氧化鎳二維納米單晶片的合成方法，其特征 在于所述的強堿的濃度為OH-:N嚴摩爾比為3 5: 1。
6. 如權利要求2所述的單層p相氫氧化鎳二維納米單晶片的合成方法，其特征 在于所述混合溶液的反應時間為3至10小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及納米材料技術領域。該單晶片鹽a-b平面生長，尺寸為近100nm，厚度為c-軸方向，大小約為1個晶胞長度。單晶片表面清潔，無須其它襯底生長且可以孤立穩(wěn)定地存在。單層β-Ni(OH)₂二維納米單晶片采用水熱方法制備。將可溶性鎳鹽溶于無水乙醇中，然后加入強堿溶液，攪拌并讓混合溶液在80～200℃反應，冷卻后洗滌并干燥。
文檔編號C01G53/00GK101676441SQ20081007177
公開日2010年3月24日 申請日期2008年9月16日 優(yōu)先權日2008年9月16日
發(fā)明者唐長林, 李廣社, 李莉萍 申請人:中國科學院福建物質結構研究所