本發(fā)明屬于無機半導體納米材料
技術領域：
，涉及一種六方nips3納米片及其制備方法，尤其涉及一種高質(zhì)量超薄六方nips3納米片及其大面積化學氣相制備方法。
背景技術：
：二維層狀半導體材料因其獨特的物理和化學性質(zhì)近期在國際社會上受到廣泛的關注，這種材料可達到原子級超薄的厚度同時保持高的表面積。與體材料相比，這些超薄半導體材料在光電子器件、邏輯器件、光電催化以及清潔能源領域展現(xiàn)了眾多的優(yōu)勢，因而具有廣泛的應用前景。作為一種新穎的層狀半導體材料，過渡金屬三硫族磷化物(mpts)引起了國內(nèi)外科學家的興趣，其中m可以為ivb、vb以及vib的金屬元素，包括nips3、mnps3、nipse3以及feps3等。由于其化學多樣性和結構的復雜性常表現(xiàn)出更多的鐵電或磁學方面的特性。但是，目前該類材料的生長主要是采用相應原子比的單質(zhì)金屬：磷粉：硫粉的混合物通過化學氣相傳輸(cvt)方法(acsnano2015,10,1738；mater.res.bull.1970,5,419)得到的，這種方法比較耗時，一般生長時間要達十天；同時，所需要的反應溫度也比較高(＞600℃)；另外，最終得到的只是塊狀材料。因此，該類材料納米結構的制備是目前所面臨的主要挑戰(zhàn)。為了滿足大量應用需求，制備具有高質(zhì)量的大面積二維mpt納米材料是亟待解決的難題。層狀的nips3半導體材料的層間以范德華力堆垛而成，層內(nèi)六個ni2+離子位于一個雙椎體(p2s6)4-周圍，p原子與s原子以共價鍵結合。這種材料具有良好的吸光性能，其半導體帶隙隨納米片厚度的變化而變化。截至目前，超薄nips3納米片的生長是亟待攻克的一大難題。因此，發(fā)展一種高效可行的nips3納米片生長方法具有重要的意義。技術實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術中存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種六方nips3納米片及其制備方法，尤其是提供一種高質(zhì)量超薄六方nips3納米片及其大面積化學氣相制備方法，其可以通過快速且低成本的化學氣相沉積(cvd)方法在不同基底(例如，碳布纖維、ito玻璃以及fto玻璃)上生長大面積六方nips3納米片。所得到的nips3納米片結晶性好，化學性質(zhì)穩(wěn)定，厚度約為3-5nm，尺寸可達10-20μm；另外，所述nips3納米片能夠容易并完整地轉(zhuǎn)移到其他基底(例如，sio2/si基底)表面。該方法易操作、所需設備簡單，并且可以高效率地應用到大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)方面。為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：本發(fā)明所述“高質(zhì)量超薄六方nips3納米片”中，“高質(zhì)量”指：該六方nips3納米片結晶性好，化學性質(zhì)穩(wěn)定；“超薄”指：該六方nips3納米片的厚度為3-5nm。本發(fā)明所述“高質(zhì)量超薄六方nips3納米片及其大面積制備方法”中，“大面積”指：通過本發(fā)明的方法可一次性制備得到大量所述六方nips3納米片。第一方面，本發(fā)明提供一種六方nips3納米片，其是一種新型的二維層狀材料，尤其是一種高質(zhì)量超薄六方nips3納米片，所述六方nips3納米片的厚度為3-5nm，例如為3nm、4nm或5nm等。所述六方nips3納米片的橫向尺寸為10-20μm，例如為10μm、12μm、13μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm或20μm等。作為本發(fā)明所述六方nips3納米片的優(yōu)選技術方案，所述六方nips3納米片分布在基底表面，優(yōu)選均勻分布在基底表面。優(yōu)選地，所述基底包括碳布纖維、氧化銦錫導電玻璃ito或氟摻雜的氧化銦錫導電玻璃fto中的任意一種或至少兩種的組合，優(yōu)選碳布纖維。但并不限于上述列舉的基底，其他本領域常用的能達到相同效果的基底也可用于本發(fā)明。優(yōu)選地，所述六方nips3納米片中，三種元素的原子比為ni:p:s＝1:1:3。第二方面，本發(fā)明提供如第一方面所述的六方nips3納米片的制備方法，尤其是大面積制備方法，所述方法為兩步生長法，包括以下步驟：(1)合成ni(oh)2納米片；(2)通過硫和磷氣氛與ni(oh)2納米片的化學氣相反應，得到六方nips3納米片。本發(fā)明中，使用ni(oh)2納米片原料，加熱至一定溫度，ni(oh)2納米片與同時加熱升華的硫粉和磷粉發(fā)生化學反應，最終得到超薄的六方nips3納米片。作為本發(fā)明所述方法的優(yōu)選技術方案，步驟(2)所述化學氣相反應在雙溫區(qū)管式爐中完成。優(yōu)選地，所述步驟(2)的具體過程為：將ni(oh)2納米片置于雙溫區(qū)管式爐的下游，紅磷和硫的混合粉末置于雙溫區(qū)管式爐的上游，同時對下游和上游加熱，進行化學氣相反應。本發(fā)明中，步驟(2)使用的紅磷也可以替換為其他形式的磷，但是由于白磷容易自燃且劇毒，危險性大，本發(fā)明優(yōu)選使用紅磷。優(yōu)選地，步驟(2)中，所述雙溫區(qū)管式爐的下游溫度設置為400-500℃，例如為400℃、420℃、425℃、430℃、440℃、445℃、450℃、460℃、470℃、480℃、490℃或500℃等，優(yōu)選為450-470℃。優(yōu)選地，步驟(2)中，所述雙溫區(qū)管式爐的上游溫度設置為100-300℃，例如為100℃、110℃、130℃、145℃、155℃、160℃、180℃、200℃、220℃、225℃、235℃、250℃、260℃、270℃、280℃或300℃等，優(yōu)選為110-270℃。作為本發(fā)明所述方法的優(yōu)選技術方案，下游的加熱方式設置為一步升溫，上游的加熱方式設置為兩步升溫，同時對下游和上游加熱。優(yōu)選地，下游的加熱方式為一步升溫，升溫至400-500℃，例如為400℃、420℃、430℃、440℃、450℃、460℃、480℃、485℃、490℃或500℃等，優(yōu)選為470℃。優(yōu)選地，上游的加熱方式設置為兩步升溫，具體為：先在30min內(nèi)升溫至100-120℃，隨后在5min內(nèi)升溫至270-300℃。例如先在25min升溫至100℃，隨后在4min升溫至280℃；或者先在20min升溫至120℃，隨后在3min升溫至300℃；或者先在10min升溫至110℃，隨后在2min升溫至290℃；或者先在5min升溫至100℃，隨后在2min升溫至270℃。此優(yōu)選技術方案中，所述“隨后”指：不進行保溫。作為本發(fā)明所述方法的優(yōu)選技術方案，所述將ni(oh)2納米片置于雙溫區(qū)管式爐的下游，并將紅磷和硫的混合粉末置于雙溫區(qū)管式爐的上游的方式為：(a)取2個一端封口且直徑一大一小的石英管組成石英套管，直徑小的石英管套入直徑大的石英管內(nèi)部，直徑小的石英管和直徑大的石英管的封口端在不同側(cè)(即分別在石英套管的兩端)；(b)直徑大的石英管和直徑小的石英管的長度均為加熱溫區(qū)之間距離的(0.8～1.2)倍，這樣的目的是保證化學氣相反應的充分進行；其中，所述加熱溫區(qū)之間距離為：下游的加熱源和上游的加熱源之間的距離，比如下游的熱電偶和上游的熱電偶之間的距離；(c)放置ni(oh)2納米片，并保證ni(oh)2納米片位于雙溫區(qū)管式爐的下游；將紅磷和硫的混合粉末置于直徑小的石英管的封口端，并保證紅磷和硫的混合粉末位于雙溫區(qū)管式爐的上游；其中，當ni(oh)2納米片為生長在基底表面的ni(oh)2納米片時，長有ni(oh)2納米片基底的一半位于直徑小的石英管的開口端內(nèi)部，另一半位于外部；當ni(oh)2納米片為無基底負載的粉末時，ni(oh)2納米片位于直徑大的石英管的封口端。優(yōu)選地，所述直徑小的石英管的開口端與直徑大的石英管的封口端在同一側(cè)，且間距為1～1.5cm，例如為1cm、1.2cm、1.3cm或1.5cm等。優(yōu)選地，步驟(2)中，所述雙溫區(qū)管式爐中通有純度為99.999wt％的氬氣(即高純氬氣)，所述氬氣的流量優(yōu)選為15-25sccm，例如為15sccm、16sccm、18sccm、20sccm、22sccm、23sccm或25sccm等。優(yōu)選地，步驟(2)中，通入氬氣之前，對管式爐體系進行抽真空處理，并在化學氣相反應過程中維持石英管內(nèi)壓強為60-100pa(這種條件下呈低壓狀態(tài))，所述抽真空處理使用的裝置為機械泵。優(yōu)選地，步驟(2)中，所述化學氣相反應的時間為30-90min，例如為30min、40min、45min、50min、60min、65min、70min、80min或90min等。作為本發(fā)明所述方法的優(yōu)選技術方案，步驟(1)所述ni(oh)2納米片生長在基底表面上，所述基底包括碳布纖維、氧化銦錫導電玻璃ito或氟摻雜的氧化銦錫導電玻璃fto中的任意一種或至少兩種的組合，優(yōu)選碳布纖維。但并不限于上述列舉的基底，其他本領域常用的可達到相同效果的基底也可用于本發(fā)明。優(yōu)選地，所述步驟(1)通過水熱方法合成ni(oh)2納米片。優(yōu)選地，所述步驟(1)的過程為：將基底浸入鎳源和六亞甲基四胺的水溶液中，于80-105℃進行水熱反應，得到生長在基底表面的ni(oh)2納米片。此優(yōu)選技術方案中，水熱反應的溫度為80-105℃，例如為80℃、82℃、85℃、87℃、90℃、92.5℃、95℃、100℃、102℃或105℃等，優(yōu)選為80-100℃，進一步優(yōu)選為100℃。優(yōu)選地，合成ni(oh)2納米片的過程中，所述鎳源為六水合硝酸鎳(ni(no3)2·6h2o)、或六水合氯化鎳(nicl2·6h2o)中的任意一種或兩種的組合。優(yōu)選地，合成ni(oh)2納米片的過程中，所述鎳源的濃度為1.25mm，所述六亞甲基四胺的濃度優(yōu)選為2.5mm。優(yōu)選地，合成ni(oh)2納米片的過程中，所述水熱反應在封閉的水熱釜中進行。優(yōu)選地，合成ni(oh)2納米片的過程中，所述水熱反應的時間為8-12h，例如為8h、8.5h、9h、10h、11h或12h等，優(yōu)選為10h。優(yōu)選地，合成ni(oh)2納米片的過程中，還包括在水熱反應結束后進行洗滌和干燥的步驟。所述洗滌為：二次水多次洗滌。優(yōu)選地，所述干燥在鼓風干燥箱中完成，所述干燥的溫度優(yōu)選為60-80℃，例如為60℃、63℃、65℃、70℃、72℃、75℃或80℃等。作為本發(fā)明所述方法的進一步優(yōu)選方案，所述方法包括以下步驟：(1)將基底浸入鎳源和六亞甲基四胺的水溶液中，于80-100℃進行水熱反應，反應結束后將產(chǎn)物洗滌并干燥，得到生長在基底表面的ni(oh)2納米片；(2)將生長在基底表面的ni(oh)2納米片置于直徑小的石英管的開口端(即直徑大的石英管的封口端，直徑小的石英管和直徑大的石英管均一端封口，且直徑小的石英管套在直徑大的石英管的內(nèi)部，二者的封口端在不同側(cè))，紅磷和硫的混合粉末置于直徑小的石英管的封口端，并保證生長在基底表面的ni(oh)2納米片位于雙溫區(qū)管式爐的下游，紅磷和硫的混合粉末位于雙溫區(qū)管式爐的上游，用機械泵對管式爐體系進行抽真空處理，隨后通入純度為99.999wt％的氬氣，通入量為15-25sccm，保持該流量持續(xù)至反應結束；(3)將下游設置為一步升溫，上游設置為兩步升溫，同時對下游和上游加熱，進行30-90min化學氣相反應，然后自然冷卻，得到生長在基底表面的六方nips3納米片；其中，下游一步升溫的溫度為：400-500℃；上游兩步升溫為：先在30min內(nèi)升溫至100-120℃，隨后在5min內(nèi)升溫至270-300℃。與已有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：(1)本發(fā)明利用ni(oh)2納米片在一定溫度下與硫和磷氣氛發(fā)生化學氣相反應得到六方nips3納米片。所述方法合成步驟簡單、所需設備簡單、成本低，可高效地應用到大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)方面。(2)本發(fā)明的方法對基底沒有嚴格的選擇性，而且所得nips3納米片能夠容易并完整地轉(zhuǎn)移到其他基底(例如，sio2/si基底)表面。(3)本發(fā)明所得的nips3納米片結晶性好，化學穩(wěn)定性高；所得到六方nips3納米片的厚度為3-5nm，橫向尺寸約為10-20μm；所得到六方nips3納米片大面積均勻分布在不同基底表面，可在2cm×4cm的基底表面生長均勻覆蓋的超薄nips3納米片；所制備的六方nips3納米片中三種元素ni:p:s原子比為1:1:3。附圖說明附圖示出本發(fā)明的一些示例性實施圖。在各個附圖中，相似或相同的附圖標記指示相似或相同的元件。附圖不一定是按比例繪制的。圖1為實施例1制備大面積六方nips3納米片的雙溫區(qū)管式爐裝置結構圖，1#為石英管，2#為石英套管；圖2為實施例1水熱得到的生長在碳布纖維表面的ni(oh)2納米片的大范圍掃描電子顯微鏡(sem)圖；圖3a為實施例1大面積碳布纖維(2cm×4cm)生長nips3納米片前后照片對比結果；圖3b為實施例1大面積fto玻璃(2cm×4cm)生長nips3納米片前后照片對比結果；圖4a為實施例1生長在碳布纖維表面的六方nips3納米片大范圍掃描電子顯微鏡(sem)照片；圖4b為實施例1生長在fto玻璃表面的六方nips3納米片大范圍掃描電子顯微鏡(sem)照片，其插圖為單個六方nips3納米片放大后的sem圖；圖4c為實施例1生長在ito玻璃表面的六方nips3納米片大范圍掃描電子顯微鏡(sem)照片；圖5a為實施例2(氣相反應時間為30min)碳布纖維表面所得nips3納米片的放大后的掃描電子顯微鏡(sem)照片；圖5b為實施例1(氣相反應時間為60min)碳布纖維表面所得單個nips3納米片的放大后的掃描電子顯微鏡(sem)照片；圖6a為實施例3(t2溫區(qū)反應溫度設置為400℃時)所得nips3納米片在碳布纖維表面的掃描電子顯微鏡(sem)照片；圖6b為實施例1(t2溫區(qū)反應溫度設置為450-470℃)所得nips3納米片在碳布纖維表面的掃描電子顯微鏡(sem)照片；圖6c為實施例4(t2溫區(qū)反應溫度設置為500-550℃，在圖中標示為≥500℃)所得nips3納米片在碳布纖維表面的掃描電子顯微鏡(sem)照片；圖7a為實施例1所得nips3納米片低倍數(shù)下的透射電子顯微鏡(tem)照片；圖7b為圖7a所示nips3納米片的選區(qū)電子衍射圖；圖7c為圖7a所示nips3納米片的高分辨透射電子顯微鏡(hrtem)照片；圖8a為實施例1所得單個nips3納米片的暗場透射電子顯微鏡照片，且圖8b、圖8c和圖8d分別為圖8a所示nips3納米片中ni、s和p元素的分布圖；圖9為實施例1所得nips3納米片的x射線能譜(edx)元素分析；圖10a、圖10b、圖10c和圖10d為實施例1所得不同厚度nips3納米片的原子力顯微鏡(afm)圖以及厚度分析結果；圖11a和圖11b為實施例4(t2溫區(qū)反應溫度設置為500-550℃)所得nips3納米片的在不同放大倍數(shù)下的原子力顯微鏡(afm)圖；圖11c為實施例4(t2溫區(qū)反應溫度設置為500-550℃)所得nips3納米片的厚度分析結果；圖12a為實施例1生長在碳布纖維表面大面積nips3納米片的x射線衍射圖譜(xrd)以及與標準xrd卡片的對比結果；圖12b為實施例1生長在碳布纖維表面大面積nips3納米片的拉曼光譜(raman)分析圖譜；圖13a、圖13b和圖13c為實施例1所得nips3納米片中ni、p以及s元素的x射線光電子能譜(xps)分析。具體實施方式下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本發(fā)明的技術方案。實施例1高質(zhì)量大面積六方nips3納米片制備。(1)將干凈碳布纖維、ito玻璃、fto玻璃浸入30ml1.25mmni(no3)2·6h2o和2.5mm六亞甲基四胺(hmt)的混合溶液中，然后置于50ml的聚四氟乙烯反應釜中加熱100℃反應10h。待反應結束后，取出樣品后洗滌并60℃烘干備用，得到生長在不同基底表面(即均勻分布在碳布纖維、ito玻璃、fto玻璃表面)的ni(oh)2納米片。(2)取2個一端封口且直徑一大一小的石英管組成石英套管2#，直徑小的石英管套入直徑大的石英管內(nèi)部，直徑小的石英管和直徑大的石英管的封口端在不同側(cè)；石英套管#2放置于石英管1#內(nèi)部；將生長在不同基底表面的ni(oh)2納米片直徑小的石英管的開口端，使長有ni(oh)2納米片基底的一半位于開口端內(nèi)部，另一半位于外部，并保證生長在不同基底表面的ni(oh)2納米片位于雙溫區(qū)管式爐的下游(即圖1a中的t2溫區(qū))；將紅磷/硫混合粉末置于直徑小的石英管的封口端，并保證位于雙溫區(qū)管式爐的上游(即圖1a中的t1溫區(qū))；用機械泵對管式爐體系進行抽真空處理，隨后通入高純氬氣15-25sccm，并保持該流量持續(xù)至反應結束。將t2溫區(qū)的溫度在30min內(nèi)升至450-470℃，同時，將t1溫區(qū)進行兩步加熱過程，首先在30min內(nèi)升溫至110℃，隨后再在5min內(nèi)升溫至270℃，最終在60min內(nèi)升溫至300℃，保持氣相反應時長60min，然后自然冷卻，得到生長在不同基底表面的六方nips3納米片。所得六方nips3納米片均勻地覆蓋在碳布纖維、ito玻璃、fto玻璃表面。以下部分簡要闡明其性能指標：圖1為實施例1用于制備大面積六方nips3納米片的雙溫區(qū)管式爐裝置結構圖，其中1#為石英管，2#為石英套管。圖2為實施例1水熱得到的生長在碳布纖維表面的ni(oh)2納米片的大范圍掃描電子顯微鏡(sem)圖，從圖2可以看出，所制備的ni(oh)2納米片垂直分布在碳布纖維表面，且其具有超薄的厚度。圖3a為大面積碳布纖維(2cm×4cm)生長ni(oh)2納米片前后照片對比結果，圖3b為大面積fto玻璃(2cm×4cm)生長ni(oh)2納米片前后照片對比結果，通過圖3a和圖3b兩者表面均勻的顏色變化可以看出，該表面生長了材料。圖4a為生長在碳布纖維表面的六方nips3納米片大范圍掃描電子顯微鏡(sem)照片；圖4b為生長在fto玻璃表面的六方nips3納米片大范圍掃描電子顯微鏡(sem)照片，圖4b中的插圖為單個六方nips3納米片放大后的sem圖；圖4c為生長在ito玻璃表面的六方nips3納米片大范圍掃描電子顯微鏡(sem)照片。通過圖4a-圖4c可以看出，六方nips3納米片均勻地垂直分布在不同基底表面，從圖4b插圖可以看出所得到的六方nips3納米片的橫向尺寸約為5μm，且由多層組成。同時由此可以看出，nips3納米片的生長并不依賴于基底的選擇。圖5a為實施例2(氣相反應時間為30min)碳布纖維表面所得nips3納米片的放大后的掃描電子顯微鏡(sem)照片。圖5b為實施例1(氣相反應時間為60min)碳布纖維表面所得單個nips3納米片的放大后的掃描電子顯微鏡(sem)照片；由圖5b可以看出所得到的六方nips3納米片的橫向尺寸可達十幾微米。圖6a為實施例3(t2溫區(qū)反應溫度設置為400℃時)所得nips3納米片在碳布纖維表面的掃描電子顯微鏡(sem)照片。圖6b為實施例1(t2溫區(qū)反應溫度設置為450-470℃)所得nips3納米片在碳布纖維表面的掃描電子顯微鏡(sem)照片，從圖6b可以看出大量的六方nips3納米片垂直分布在碳纖維表面。圖6c為實施例4(t2溫區(qū)反應溫度設置為500-550℃)所得nips3納米片在碳布纖維表面的掃描電子顯微鏡(sem)照片。圖7a為實施例1所得nips3納米片低倍數(shù)下的透射電子顯微鏡(tem)照片。圖7b為圖7a所示nips3納米片的選區(qū)電子衍射圖；圖7c為圖7a所示nips3納米片的高分辨透射電子顯微鏡(hrtem)照片。從圖7b和圖7c可以看出，通過實施例1所得到的nips3納米片具有高的晶體質(zhì)量。圖8a為實施例1所得單個nips3納米片的暗場透射電子顯微鏡照片，且圖8b、圖8c和圖8d分別為圖8a對應nips3納米片中ni、s和p元素的分布圖，從圖8a-圖8d可以看出ni、s和p三元素在該六方納米片上均勻分布，并沒有出現(xiàn)部分元素的富集。圖9為實施例1所得nips3納米片的x射線能譜(edx)元素分析，各元素原子比情況參見表1，得到ni、s和p三元素的原子比為1:0.9:2.8。表1元素原子比(％)p18.6s60.26ni21.28總百分比100.00圖10a、圖10b、圖10c和圖10d為實施例1所得不同厚度nips3納米片的原子力顯微鏡(afm)圖以及厚度分析結果，結果表明：通過實施例1方法可同時得到不同厚度的nips3納米片，其中80％nips3納米片的厚度為3-5nm，并同時保持橫向尺寸為10-12μm；從圖10c和圖10d可以看出部分完整的六方nips3納米片是由多層組成，且最薄層可達2.6nm。圖11a和圖11b為實施例4(t2溫區(qū)溫度設置為500-550℃)所得nips3納米片的在不同放大倍數(shù)下的原子力顯微鏡(afm)圖。圖11c為實施例4(t2溫區(qū)反應溫度設置為500-550℃)所得nips3納米片的厚度分析結果。圖12a為實施例1生長在碳布纖維表面大面積nips3納米片的x射線衍射圖譜(xrd)以及與標準xrd卡片的對比結果，由此看出所得的nips3納米片具有單斜晶系結構。圖12b為實施例1生長在碳布纖維表面大面積nips3納米片的拉曼光譜(raman)分析圖譜，由圖12b可以看出，nips3納米片表現(xiàn)出典型的一級拉曼振動峰，其中包括四個面內(nèi)拉曼振動峰eg(～130cm-1,～175cm-1,～281cm-1和～555cm-1)和兩個層間拉曼振動峰a1g(～381cm-1和～585cm-1)，另外還有明顯的二級拉曼振動峰。圖13a、圖13b和圖13c為實施例1所得nips3納米片中ni、p以及s元素分別在ni2p、p2p以及s2p區(qū)域的x射線光電子能譜(xps)分析，它們的結合能的位置與先前所報道的xps分析數(shù)據(jù)相符合。實施例2高質(zhì)量大面積nips3納米片制備(1)將干凈碳布纖維浸入30ml1.25mmni(no3)2·6h2o和2.5mm六亞甲基四胺(hmt)的混合溶液中，然后置于50ml的聚四氟乙烯反應釜中加熱100℃反應10h。待反應結束后，取出樣品后洗滌并60℃烘干備用，得到均勻分布在碳布纖維表面的ni(oh)2納米片。(2)放置生長在碳布纖維表面的ni(oh)2納米片和紅磷/硫混合粉末到石英套管中，放置方式與實施例1相同，用機械泵對管式爐體系進行抽真空處理，隨后通入高純氬氣15-25sccm，并保持該流量持續(xù)至反應結束。將t2溫區(qū)的溫度在30min內(nèi)升至450-470℃，同時，將t1溫區(qū)進行兩步加熱過程，首先在30min內(nèi)升溫至110℃，隨后再在5min內(nèi)升溫至270℃，最終在60min內(nèi)升溫至300℃，保持氣相反應時長30min，然后自然冷卻，得到生長在碳布纖維基底表面的六方nips3納米片。所得nips3納米片均勻地覆蓋在碳布纖維表面。以下部分簡要闡明其性能指標圖5a為實施例2碳布纖維表面所得到的nips3納米片的掃描電子顯微鏡(sem)照片，由圖5a可以看出，所得到的nips3納米片多為不完整六方薄片，且在碳布纖維表面垂直分布，該納米片的橫向尺寸約為6-8μm。實施例3大面積nips3納米片制備(1)將干凈碳布纖維浸入30ml1.25mmni(no3)2·6h2o和2.5mm六亞甲基四胺(hmt)的混合溶液中，然后置于50ml的聚四氟乙烯反應釜中加熱100℃反應10h。待反應結束后，取出樣品后洗滌并60℃烘干備用，得到均勻分布在碳布纖維表面的ni(oh)2納米片。(2)放置生長在碳布纖維表面的ni(oh)2納米片和紅磷/硫混合粉末到石英套管中，放置方式與實施例1相同，用機械泵對管式爐體系進行抽真空處理，隨后通入高純氬氣15-25sccm，并保持該流量持續(xù)至反應結束。將t2溫區(qū)的溫度在30min內(nèi)升至400℃，同時，將t1溫區(qū)進行兩步加熱過程，首先在30min內(nèi)升溫至110℃，隨后再在5min內(nèi)升溫至270℃，最終在60min內(nèi)升溫至300℃，保持氣相反應時長60min，然后自然冷卻，得到生長在碳布纖維表面的六方nips3納米片。所得nips3納米片均勻地覆蓋在碳布纖維表面。以下部分簡要闡明其性能指標圖6a為實施例3(t2溫區(qū)反應溫度設置為400℃)所得nips3納米片在碳布纖維表面的掃描電子顯微鏡(sem)照片，從圖6a可以看出，在反應溫度比較低時，nips3納米片的生長并未完成，所得到的nips3納米片的形狀不規(guī)則且橫向尺寸都比較小，約為0.5～1μm；同時在碳布纖維表面還存在很多前驅(qū)體殘留物。實施例4大面積鱗片狀nips3納米片制備(1)將干凈碳布纖維浸入30ml1.25mmni(no3)2·6h2o和2.5mm六亞甲基四胺(hmt)的混合溶液中，然后置于50ml的聚四氟乙烯反應釜中加熱100℃反應10h。待反應結束后，取出樣品后洗滌并60℃烘干備用，得到均勻分布在碳布纖維表面的ni(oh)2納米片。(2)將生長在碳布纖維表面的ni(oh)2納米片和紅磷/硫混合粉末分別置于兩石英套管的封口端，并放于雙溫區(qū)管式爐的t2和t1加熱區(qū)，用機械泵對管式爐體系進行抽真空處理，隨后通入高純氬氣15-25sccm，并保持該流量持續(xù)至反應結束。將t2溫區(qū)的溫度在30min內(nèi)升至500-550℃，同時，將t1溫區(qū)進行兩步加熱過程，首先在30min內(nèi)升溫至110℃，隨后再在5min內(nèi)升溫至270℃，最終在60min內(nèi)升溫至300℃，保持氣相反應時長60min，然后自然冷卻，得到生長在碳布纖維表面的六方nips3納米片。所得nips3納米片均勻地覆蓋在碳布纖維表面。以下部分簡要闡明其性能指標圖6c為實施例4(t2溫區(qū)反應溫度設置為500-550℃)所得nips3納米片在碳布纖維表面的掃描電子顯微鏡(sem)照片，由圖6c可以看出，當反應溫度超過500℃之后，六方的nips3納米片的邊緣呈現(xiàn)鱗片狀，這是因為過高的反應溫度會引起nips3納米片表面的再次脫附過程而使得其邊緣不再完整，但這些鱗片狀的nips3納米片仍均勻地分布在碳布纖維表面。圖11a和圖11b為實施例4(t2溫區(qū)溫度設置為500-550℃)所得nips3納米片的在不同放大倍數(shù)下的原子力顯微鏡(afm)圖。圖11c為實施例4(t2溫區(qū)反應溫度設置為500-550℃)所得nips3納米片的厚度分析結果。通過圖11a-圖11c，從單個鱗片狀nips3納米片的低倍數(shù)下afm圖可以看出其形貌與在圖6c中所看到的一樣，nips3納米片的邊緣呈現(xiàn)波紋狀，將其邊緣部分放大后所得到的afm圖中可以看出，該nips3納米片有多層組成，其厚度分析結果如圖11c所示，一層的nips3納米片的厚度降至0.73nm，這與單層nips3所顯示的0.66納米的厚度相當。申請人聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細方法，但本發(fā)明并不局限于上述詳細方法，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細方法才能實施。所屬
技術領域：
的技術人員應該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。當前第1頁12