本發(fā)明涉及新型二維材料的制備，具體為一種液相法制備銻烯的方法。
背景技術(shù)：
自石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，二維材料因獨(dú)特的維度特性在基礎(chǔ)與應(yīng)用方面均成為前沿研究熱點(diǎn)。近年來，該領(lǐng)域的研究從石墨烯開始，向二硫化物及第四族（硅、鍺、錫），再向第五族（磷、砷、銻、鉍）逐步拓展。原子級(jí)厚度二維晶體材料，如石墨烯、硅烯和鍺烯等，展現(xiàn)出卓越的性能，被廣泛應(yīng)用于信息和能源器件。然而，這些碳族二維晶體也暴露了嚴(yán)重的弱點(diǎn)即零帶隙，嚴(yán)重影響了它們?cè)陔娮雍凸怆娮悠骷械膽?yīng)用。此外，硫化物二維晶體帶隙小于2.0ev，而氮化硼（白石墨烯）帶隙則高達(dá)6.0ev。顯然，二維半導(dǎo)體的帶隙、響應(yīng)光譜波段存在嚴(yán)重缺失，影響了相應(yīng)器件的發(fā)展。2015年初，曾海波教授團(tuán)隊(duì)從理論上預(yù)測了銻烯并指出它們是帶隙適中并易調(diào)制成直接帶隙的二維半導(dǎo)體，該二維材料的穩(wěn)定性非常引人注目。一方面，所選取的母體晶體結(jié)構(gòu)是它們最穩(wěn)定的構(gòu)型，其層間作用力僅與六方氮化硼接近。另一方面，銻烯中每個(gè)原子遵循八電子配位，自我調(diào)整形成了高穩(wěn)定的波浪狀二維結(jié)構(gòu)。因此，實(shí)驗(yàn)上很可能通過機(jī)械剝離、液相剝離、氣相生長等制備這類材料。其次，該二維材料展現(xiàn)了具有重要應(yīng)用前景的電子結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變。銻的塊體是典型的半金屬。而第一性原理計(jì)算結(jié)果顯示，當(dāng)減薄到一個(gè)原子厚度后，它們轉(zhuǎn)變成了間接帶隙半導(dǎo)體，帶隙值為2.28ev，正好對(duì)應(yīng)于藍(lán)光光譜范圍。此外，加載微小的雙軸應(yīng)變，就可實(shí)現(xiàn)從間接到直接帶隙的轉(zhuǎn)變，以及帶隙大小的調(diào)控。這些電子結(jié)構(gòu)特征表明，銻烯在藍(lán)光探測器、led、激光器方面具有應(yīng)用潛力，甚至可用于柔性透明力-電、力-光傳感器。
采用類似剝離石墨烯的方法,pabloares教授研究組采用機(jī)械剝離法成功獲得了納米厚度的銻烯晶體，實(shí)驗(yàn)證明少層銻烯在室溫下有較好的穩(wěn)定性，但該制備方法效率低，不利于對(duì)銻烯的研究和應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的機(jī)械剝離、效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定，本發(fā)明提出一種單層或少層銻烯的液相剝離制備方法,可大量生產(chǎn)最低至單層的銻烯，方法成本低，產(chǎn)量高，有利于對(duì)銻烯的進(jìn)一步科學(xué)研究及推廣應(yīng)用。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
一種液相法制備銻烯的方法，所述方法是按下列步驟進(jìn)行的：
將銻粉（片狀β-銻）與植酸溶劑混合，二者比例為0.5mg/ml-500mg/ml，經(jīng)超聲裂解處理和離心處理后，將產(chǎn)物的上清液滴加于襯底上后經(jīng)旋涂或烘干得到單層或少層銻烯；所述植酸溶劑為植酸的水溶液，濃度為10~50wt.%，超聲裂解處理所采用功率為100-500w，超聲時(shí)間為2-12h，水溫控制在5-20℃之間，離心處理所采用的轉(zhuǎn)速為3000rpm-12000rpm。
只有采用本發(fā)明所述的工藝，如銻粉和植酸溶劑的比例、植酸的濃度、超聲裂解的參數(shù)（功率、時(shí)間、溫度）以及離心的轉(zhuǎn)速才能夠得到單層或少層銻烯。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所制備的銻烯的可用于制備場效應(yīng)晶體管、二極管、太陽能電池及光電探測器件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可大量生產(chǎn)最低至單層的銻烯，方法成本低，產(chǎn)量高，有利于對(duì)銻烯的進(jìn)一步科學(xué)研究及推廣應(yīng)用。
附圖說明
圖1為本發(fā)明制備的少層銻烯。
具體實(shí)施方式
一種液相法制備銻烯的方法，所述方法是按下列步驟進(jìn)行的：
將銻粉（片狀β-銻）與植酸溶劑混合，二者比例為0.5mg/ml-500mg/ml（可采用0.5mg/ml、5mg/ml、50mg/ml、100mg/ml、200mg/ml、300mg/ml、400mg/ml、500mg/ml），經(jīng)超聲裂解處理和離心處理后，將產(chǎn)物的上清液滴加于襯底上后經(jīng)旋涂或烘干得到單層或少層銻烯；所選的有機(jī)溶劑為植酸的水溶液，濃度為10~50wt.%，超聲裂解處理所采用功率為100-500w（可選擇100w、200w、300w、400w、500w），超聲時(shí)間為2-12h（可選擇2h、4h、6h、8h、10h、12h），水溫溫控制在5-20℃(可選擇5℃、10℃、15℃、20℃)之間，離心處理所采用的轉(zhuǎn)速為3000rpm-12000rpm（可選擇3000rpm、6000rpm、9000rpm、12000rpm）。
實(shí)施例1
本實(shí)施例包括以下步驟將銻粉末和植酸水溶液（10wt.%）按照濃度10mg/ml的濃度配配置溶液，在剝離反應(yīng)溫度為10℃下超聲反應(yīng)4h將超聲后溶液在離心機(jī)下3000rpm轉(zhuǎn)速離心20min，取上清液將得到單層或少層銻烯。
實(shí)施例2
本實(shí)施例包括以下步驟將銻粉末和植酸水溶液（30wt.%）按照濃度10mg/ml的濃度配配置溶液，在剝離反應(yīng)溫度為10℃下超聲反應(yīng)4h將超聲后溶液在離心機(jī)下3000rpm轉(zhuǎn)速離心20min，取上清液將得到單層或少層銻烯。
實(shí)施例3
本實(shí)施例包括以下步驟將銻粉末和植酸水溶液（50wt.%）按照濃度10mg/ml的濃度配配置溶液，在剝離反應(yīng)溫度為10℃下超聲反應(yīng)4h將超聲后溶液在離心機(jī)下3000rpm轉(zhuǎn)速離心20min，取上清液將得到單層或少層銻烯。
上述實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明的內(nèi)容，但這并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，還可以做出相應(yīng)的調(diào)整和變型，因此所有等同替換或等效變型的方式形成的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。