CN106379871B - 一种制备二硒化铼纳米片的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备二硒化铼纳米片的方法，属于新型二维纳米材料制备领域。本发明将铼源和硒源利用水热法经盐酸羟胺还原，反应得到二硒化铼纳米颗粒，进而组装形成二硒化铼纳米片。本发明克服了二硒化铼纳米片现有制备工艺所存在的制备周期长、成本高、操作复杂等缺点，本发明生产操作简单，重现性好，缩短反应周期；生产原料价廉易得，且由于该方法的反应条件温和，减少了能耗和成本，有利于大规模生产；本发明为二硒化铼纳米片在电学和光学方面的应用提供了可靠的样品制备方法，为其成为未来新颖的光电材料提供更多潜在的科学依据和技术支撑。

Description

一种制备二硒化铼纳米片的方法
技术领域
本发明属于新型二维纳米材料制备领域，具体涉及一种制备二硒化铼纳米片的方法。
背景技术
过渡金属硫属化合物(TMDs)材料是一种新兴的、类似石墨烯结构的二维半导体电子材料。其中，金属硫化物、硒化物是重要的半导体材料，纳米金属硫化物、硒化物材料具有特殊的非线性光学性质、良好的光致发光及电致发光特性、显著的量子尺寸效应、催化、储能等重要的物理化学性质，可以广泛应用于各种发光装置、激光探测器、非线性光学材料、传感材料等。
在众多的二维半导体材料之中，铼(Re)的硫族化合物ReS2和ReSe2是最近才被发现的有微弱层间耦合和独特扭曲1T结构的二维半导体材料。晶格结构的对称性是决定材料性质的重要因素之一。大多数被研究的二维材料都具有高晶格对称性，从而表现出各向同性。因此，降低过渡金属硫属化合物(TMDs)材料中晶格对称性可以诱导出一些在科学和技术上具有重要性的各向异性性质。而二硒化铼(ReSe2)本身就是低对称性晶格材料，因此其电学性质和光学性质具有各向异性。由于二硒化铼(ReSe2)具有微弱层间耦合的特点，使得单层及多层的二硒化铼(ReSe2)都是直接带隙，层数的变化对二硒化铼(ReSe2)的能带结构几乎没太大改变，只是直接带隙的大小出现了微弱的变化。上述这些独特的性质让二硒化铼(ReSe2)在场效应晶体管和光探测器等方面具有巨大的应用价值。
在过去的几十年中，由于纳米材料具备优异的物理化学性能及其在未来的光电子器件中的潜在应用，研究人员便将主要精力集中在纳米材料的制备方法研究上。目前，二硒化铼纳米片的合成方法有如下报道：
B.Jariwala等在文献名为《Synthesis and Characterization of ReS2 andReSe2 Layered Chalcogenide Single Crystals》(《合成与表征ReS2和ReSe2层状硫族化物单晶》)中公开了采用改进的Bridgman方法以制得二硒化铼单晶，然而，该方法需要在低真空和高温环境下进行，反应周期极长，给操作带来不便和危险性；M.Hafeez等在文献名为《Chemical Vapor Deposition Synthesis of Ultrathin Hexagonal ReSe2 Flakes forAnisotropic Raman Property and Optoelectronic Application》(《化学气相沉积合成超薄ReSe2片的各向异性的拉曼性质和光电应用》)中提供了一种采用化学气相沉积技术制备出二硒化铼纳米片的方法，该过程需要复杂的控制条件和较高的反应温度；D.B.Seley等在文献名为《ReSe2 nanotubes synthesized from sacrificial templates》(《利用牺牲模板合成ReSe2纳米管》)中公开了一种使用溶剂热技术以制备出二硒化铼纳米管的方法，该方法需要分成两步操作，反应周期长，工艺繁琐。
综上所述，目前二硒化铼纳米片的制备仍然存在制备周期长，成本高，操作复杂等问题，无法实现大规模、工艺化生产，因此，二硒化铼纳米片的大规模生产面临巨大的挑战。
发明内容
鉴于上文所述，针对现有阶段存在的缺陷和不足，本发明提供一种制备二硒化铼纳米片的方法，该方法是将铼源和硒源利用水热法经盐酸羟胺的还原，反应得到二硒化铼纳米颗粒，进而组装形成二硒化铼纳米片。
本发明采用如下技术方案：
一种制备二硒化铼纳米片的方法，包括以下步骤：
步骤A：将高铼酸铵、盐酸羟胺、硒源按照高铼酸铵∶盐酸羟胺∶硒源的比为10mol∶1～60mol∶20～50mol的比例溶解于水中，配制得到高铼酸铵、盐酸羟胺和硒源的总物质的量浓度为0.1～0.4mol/L的均匀混合溶液；
步骤B：将步骤A所得的混合溶液转移于水热反应釜中，加热水热反应釜达反应温度并保温以维持化学反应的进行，反应结束后，将水热反应釜温度冷却至室温，分离得到水热产物；
步骤C：将步骤B所得水热产物用水和酒精进行清洗，经干燥处理后最终制得二硒化铼纳米片。
本发明中，所述硒源可以为***、***盐或二氧化硒；
进一步地，本发明步骤B中反应温度为180～260℃。
进一步地，本发明步骤B中反应时间为6～48小时。
本发明参与反应的铼源、硒源和盐酸羟胺均为分析纯，本发明采用高铼酸铵作为铼源，***、***盐或二氧化硒作为硒源，盐酸羟胺作为还原剂，盐酸羟胺和高铼酸铵反应形成ReO4 2-，硒源水解生成产物与ReO4 2-反应形成二硒化铼纳米颗粒，按照本发明水热条件，二硒化铼纳米颗粒组装形成二硒化铼纳米片。
相比现有技术，本发明的有益效果如下：本发明操作简单，重现性好，缩短反应周期；所用硒源、铼源均价廉易得，且由于该方法的反应条件温和，减少了能耗和成本，有利于大规模生产；本发明为二硒化铼纳米片在电学和光学方面的应用提供了可靠的样品制备方法。
附图说明
图1为本发明制备的二硒化铼纳米片的X射线衍射图；
图2为本发明制备的二硒化铼纳米片的拉曼光谱图；
图3为本发明制备的二硒化铼纳米片的X射线光电子能谱图；
图4为本发明制备的二硒化铼纳米片的透射电子显微镜图；
图5为本发明制备的二硒化铼纳米片的扫描电子显微镜图。
具体实施方式
以下结合实施例和说明书附图对本发明进行更详细的说明：
实施例1：
一种制备二硒化铼纳米片的方法，包括以下步骤：
步骤A：将0.5365克高铼酸铵、0.1390克盐酸羟胺和0.6450克***溶解于60ml水中，搅拌30分钟，配制得到高铼酸铵、盐酸羟胺和***的总物质的量浓度为0.15mol/L的均匀混合溶液；
步骤B：将步骤A所得的混合溶液转移于80ml水热反应釜内胆中，然后将水热反应釜置于240℃烘箱中加热，保温24小时以维持化学反应的进行；反应结束后，将水热反应釜取出后冷却至室温，分离得到水热产物；
步骤C：将步骤B所得水热产物用水和酒精进行清洗，在60℃条件下干燥处理，最终制得二硒化铼纳米片。
图1为本实施例制备的二硒化铼纳米片的X射线衍射图，从图1可以看出，本实施例最终合成的产物与二硒化铼的标准PDF卡片相符合，属于三斜晶系，表明本发明实施例所得产物为二硒化铼纳米片。
实施例2：
一种制备二硒化铼纳米片的方法，包括以下步骤：
步骤A：将0.5365克高铼酸铵、0.1390克盐酸羟胺和0.4438克二氧化硒溶解于60ml水中，搅拌30分钟，配制得到高铼酸铵、盐酸羟胺和***的总物质的量浓度为0.10mol/L的均匀混合溶液；
步骤B：将步骤A所得的混合溶液转移于80ml水热反应釜内胆中，然后将水热反应釜置于240℃烘箱中加热，保温24小时以维持化学反应的进行；反应结束后，将水热反应釜取出后冷却至室温，分离得到水热产物；
步骤C：将步骤B所得水热产物用水和酒精进行清洗，在60℃条件下干燥处理，最终制得二硒化铼纳米片。
图2为本实施例制备的二硒化铼纳米片的拉曼光谱图，从图2中可以看出，在124cm-1和174cm-1位置处出现了二硒化铼的两个特征拉曼峰，表明本发明实施例制得二硒化铼纳米片。
实施例3：
一种制备二硒化铼纳米片的方法，包括以下步骤：
步骤A：将0.5365克高铼酸铵、0.6949克盐酸羟胺和1.0318克***溶解于60ml水中，搅拌30分钟，配制得到高铼酸铵、盐酸羟胺和***的总物质的量浓度为0.33mol/L的均匀混合溶液；
步骤B：将步骤A所得的混合溶液转移于80ml水热反应釜内胆中，然后将水热反应釜置于180℃烘箱中加热，保温24小时以维持化学反应的进行；反应结束后，将水热反应釜取出后冷却至室温，分离得到水热产物；
步骤C：将步骤B所得水热产物用水和酒精进行清洗，在60℃条件下干燥处理，最终制得二硒化铼纳米片。
图3为本发明实施例制备的二硒化铼的X射线光电子能谱图，从图(a)可以看出：Re4f价态在41.7eV和44.1eV处，分别对应于Re 4f7/2轨道和Re 4f5/2轨道，从图(b)可以看出：Se 3d5/2轨道和Se 3d3/2轨道出现在54.7eV和55.6eV处，这些数值和二硒化铼晶体相应参数值是一致的。
实施例4：
一种制备二硒化铼纳米片的方法，包括以下步骤：
步骤A：将0.5365克高铼酸铵、0.2780克盐酸羟胺和0.6449克***溶解于60ml水中，搅拌30分钟，配制得到高铼酸铵、盐酸羟胺和***的总物质的量浓度为0.18mol/L的均匀混合溶液；
步骤B：将步骤A所得的混合溶液转移于80ml水热反应釜内胆中，然后将水热反应釜置于260℃烘箱中加热，保温6小时以维持化学反应的进行；反应结束后，将水热反应釜取出后冷却至室温，分离得到水热产物；
步骤C：将步骤B所得水热产物用水和酒精进行清洗，在60℃条件下干燥处理，最终制得二硒化铼纳米片。
图4为本实施例制备的二硒化铼的透射电子显微镜图，从图4可以清晰地看到二硒化铼纳米片，图4中的晶格条纹间距为0.64nm，对应于二硒化铼的(001)晶面。
实施例5：
一种制备二硒化铼纳米片的方法，包括以下步骤：
步骤A：将0.5365克高铼酸铵、0.1390克盐酸羟胺和0.8647克***钠溶解于60ml水中，搅拌30分钟，配制得到高铼酸铵、盐酸羟胺和***钠的总物质的量浓度为0.15mol/L的均匀混合溶液；
步骤B：将步骤A所得的混合溶液转移于80ml水热反应釜内胆中，然后将水热反应釜置于220℃烘箱中加热，保温48小时以维持化学反应的进行；反应结束后，将水热反应釜取出后冷却至室温，分离得到水热产物；
步骤C：将步骤B所得水热产物用水和酒精进行清洗，在60℃条件下干燥处理，最终制得二硒化铼纳米片。
图5为本实施例制备的二硒化铼的扫描电子显微镜照片，从图5可以清晰地看到二硒化铼纳米片的微观形貌。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (3)

1.一种制备二硒化铼纳米片的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：将高铼酸铵、盐酸羟胺和硒源按照高铼酸铵∶盐酸羟胺∶硒源的物质的量比为10∶1～60∶20～50的比例溶解于水中，配制得到高铼酸铵、盐酸羟胺和硒源的总物质的量浓度为0.1～0.4mol/L的均匀混合溶液；
步骤B：将步骤A所得的混合溶液转移于水热反应釜中，加热水热反应釜至180～260℃并保温以维持化学反应的进行，反应结束后，将水热反应釜温度冷却至室温，分离得到水热产物；
步骤C：将步骤B所得水热产物用水和酒精进行清洗，经干燥处理后最终制得二硒化铼纳米片。
2.根据权利要求1所述的一种制备二硒化铼纳米片的方法，其特征在于，所述步骤B中保温以维持化学反应的时间为6～48小时。
3.根据权利要求1所述的一种制备二硒化铼纳米片的方法，其特征在于，所述硒源为***、***盐或二氧化硒。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107362812B (zh) * 2017-07-25 2019-10-22 苏州大学 一种硒硫化铼复合二维材料、制备方法及其应用
CN108862397B (zh) * 2018-06-15 2020-08-28 肇庆市华师大光电产业研究院 一种直接在基底电极上生长均匀的二硒化铼纳米片的方法及修饰电极和应用
CN111389420B (zh) * 2020-03-25 2021-05-28 江南大学 一种富空位的二硒化铼基多级疏水膜及其制备方法
CN111318288B (zh) * 2020-03-25 2021-05-04 江南大学 一种二硒化铼/碳纳米纤维复合电催化材料及其制备方法
CN113501504A (zh) * 2021-07-21 2021-10-15 苏州普轮电子科技有限公司 一种新型微纳结构的半导体材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105776154A (zh) * 2016-05-10 2016-07-20 电子科技大学 二硒化钨纳米片的制备方法
CN105887045A (zh) * 2015-02-16 2016-08-24 炬力奈米科技有限公司 二维层状硫族化合物的合成方法及工艺设备
CN105967155A (zh) * 2016-05-10 2016-09-28 电子科技大学 二硒化钨纳米花的制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105887045A (zh) * 2015-02-16 2016-08-24 炬力奈米科技有限公司 二维层状硫族化合物的合成方法及工艺设备
CN105776154A (zh) * 2016-05-10 2016-07-20 电子科技大学 二硒化钨纳米片的制备方法
CN105967155A (zh) * 2016-05-10 2016-09-28 电子科技大学 二硒化钨纳米花的制备方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chemical Vapor Deposition Synthesis of Ultrathin Hexagonal ReSe 2 Flakes for Anisotropic Raman Property and Optoelectronic Application;Muhammad Hafeez,;《Advanced Materials》;20161005;第28卷(第37期);8296–8301 *
Raman Spectra of Monolayer,Few-Layer, and Bulk ReSe2: An Anisotropic Layered Semiconductor;Daniel Wolverson;《ACS NANO》;20141103;第8卷(第11期);11154–11164 *
ReSe2 nanotubes synthesized from sacrificial templates;David B. Seley;《Journal of Materials Chemistry》;20090211;第19卷;1532–1534 *
Synthesis and Characterization of ReS2 and ReSe2 Layered Chalcogenide Single Crystals;Bhakti Jariwala,;《Chemistry Materials》;20160425;第28卷;3352-3359 *

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