本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大產(chǎn)量銻烯量子點(diǎn)的超聲液相剝離制備方法。

背景技術(shù)：

銻是第五主族元素，在室溫下是一種穩(wěn)定存在的帶有銀色光澤的灰色金屬，屬于六方晶系排布狀態(tài)，有一個(gè)6次對(duì)稱軸或者6次倒轉(zhuǎn)軸，該軸是晶體的直立結(jié)晶軸c軸。另外三個(gè)水平結(jié)晶軸正端互成120夾角。銻的結(jié)構(gòu)為層狀結(jié)構(gòu)(空間群：r3mno.166)，每層都包含相連的褶皺六元環(huán)結(jié)構(gòu)，最近的和次近的銻原子形成變形八面體，層與層之間的成鍵很弱。

鑒于上述銻的結(jié)構(gòu)特征，層與層之間比較弱的結(jié)合力使得銻烯的剝離成為可能。對(duì)于銻而言，其本身在現(xiàn)有的工業(yè)生產(chǎn)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)中就有著廣泛的應(yīng)用，例如與鉛形成鉛銻合金，作為鉛酸電池的電極；作為減磨合金的添加劑等；同時(shí)，銻作為硅的摻雜劑也被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)中。工業(yè)生產(chǎn)中所用的銻一般是將銻礦石在高溫下添加碳粉還原得到。而在新興的納米材料領(lǐng)域，探索和發(fā)現(xiàn)新的功能器件材料具有強(qiáng)大吸引力。通過納米化的方法制備出銻烯量子點(diǎn)，無論是在能源器件如鋰離子電池，還是在光電器件領(lǐng)域如光限幅器件上都將會(huì)有大規(guī)模應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種大產(chǎn)量銻烯量子點(diǎn)的超聲液相剝離制備方法，利用液相超聲輔助剝離的方法大量制備大小均一、粒徑可調(diào)控、高純度的銻烯量子點(diǎn)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種大產(chǎn)量銻烯量子點(diǎn)的超聲液相剝離制備方法，采用超聲液相輔助剝離技術(shù)，將銻粉分散在有機(jī)溶劑n-甲基吡咯烷酮(nmp)中進(jìn)行超聲，通過調(diào)控超聲功率和超聲時(shí)間，得到不同尺寸的銻烯量子點(diǎn)，具體步驟如下：

將銻粉末加入n-甲基吡咯烷酮中，于180～360w的功率下超聲5～100h，將超聲后的液體進(jìn)行第一次離心，取出上清液，進(jìn)行第二次離心，移去上清液，，將沉淀進(jìn)行冷凍干燥，即得銻烯量子點(diǎn)。

所述的銻粉末在有機(jī)溶劑中的濃度為10mg/ml。

所述的第一次離心的轉(zhuǎn)速為5000～8000r/min，離心時(shí)間為20min。

所述的第二次離心的轉(zhuǎn)速為10000～12000r/min，離心時(shí)間為20min。

所述的冷凍干燥時(shí)間為72h。

本發(fā)明采用超聲液相輔助剝離的方法，利用超聲波為溶液體系提供能量，溶劑分子獲得能量后與銻粉末作用，可以有效地打破銻原子層之間較弱的范德華力，從而剝離得到少層銻烯，持續(xù)超聲，少層銻烯獲得能量打破原子與原子間的共價(jià)鍵，從而剝離得到銻烯量子點(diǎn)。

本發(fā)明在室溫下進(jìn)行，反應(yīng)溫和，制備工藝簡(jiǎn)單、容易控制、重復(fù)性好。本發(fā)明制備得到的銻烯量子點(diǎn)大小均一、粒徑可調(diào)控、純度高。本發(fā)明方法通過調(diào)控超聲功率和超聲時(shí)間，對(duì)銻烯量子點(diǎn)的粒徑進(jìn)行調(diào)控，粒徑大小與點(diǎn)效用成負(fù)相關(guān)，粒徑越小，點(diǎn)效用越強(qiáng)，能夠根據(jù)需要進(jìn)行不同粒徑的銻烯量子點(diǎn)的制備。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1制備的產(chǎn)物銻烯量子點(diǎn)的tem圖。

圖2為實(shí)施例1制備的產(chǎn)物銻烯量子點(diǎn)的粒徑統(tǒng)計(jì)分析圖。

圖3為實(shí)施例1制備的產(chǎn)物銻烯量子點(diǎn)的拉曼光譜圖。

圖4為實(shí)施例1制備的產(chǎn)物銻烯量子點(diǎn)的hrtem圖。

圖5為實(shí)施例2制備的產(chǎn)物銻烯量子點(diǎn)的tem圖。

圖6為實(shí)施例3制備的產(chǎn)物銻烯量子點(diǎn)的tem圖。

圖7為實(shí)施例3制備的產(chǎn)物銻烯量子點(diǎn)的粒徑統(tǒng)計(jì)分析圖。

圖8為實(shí)施例4制備的產(chǎn)物銻烯量子點(diǎn)的tem圖。

圖9為實(shí)施例4制備的產(chǎn)物銻烯量子點(diǎn)的粒徑統(tǒng)計(jì)分析圖。

圖10為對(duì)比例1制備的產(chǎn)物銻烯量子點(diǎn)的tem圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。

實(shí)施例1

向250ml廣口瓶中加入2g銻粉和200ml有機(jī)溶劑nmp(n-甲基吡咯烷酮)，然后，將反應(yīng)容器置于超聲清洗機(jī)中，以180w功率累計(jì)超聲10h。將超聲后的液體進(jìn)行離心，第一次以6000r/min的離心轉(zhuǎn)速離心20min，取出上清液，對(duì)上清液以10000r/min轉(zhuǎn)速離心20min，移去上清液，得到含有少量溶劑的黑色沉淀物，對(duì)沉淀物進(jìn)行冷凍干燥72h，即得銻烯量子點(diǎn)。

對(duì)制備的產(chǎn)物進(jìn)行表征分析，如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示。圖1表明按照實(shí)施例1的工藝參數(shù)，可獲得大量形貌均勻、大小較為均一、尺寸約為2.7nm的銻烯量子點(diǎn)。由透射電子顯微鏡(tem)測(cè)試結(jié)果(圖1)經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，得到(圖2)粒徑統(tǒng)計(jì)分析圖可知，粒徑尺寸在2.3-3.1nm占75％。由拉曼光譜(圖3)可以看出：第一，充分說明了所制備的量子點(diǎn)的確是銻烯量子點(diǎn)；第二，說明所制備的量子點(diǎn)沒有發(fā)生氧化、比較穩(wěn)定；第三，sbqds兩個(gè)峰的位置相比于原料粉末銻有偏移，說明晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生了輕微改變。從hrtem測(cè)試結(jié)果(圖4)可以看出，制備出的銻烯量子點(diǎn)晶格結(jié)構(gòu)完整、清晰，是很好的單晶，并且晶面與xrd最強(qiáng)峰相對(duì)應(yīng)。

實(shí)施例2

向250ml廣口瓶中加入2g銻粉和200ml有機(jī)溶劑nmp(n-甲基吡咯烷酮)，將反應(yīng)容器置于超聲清洗機(jī)中，以360w功率累計(jì)超聲10h。將超聲后的液體進(jìn)行離心，第一次以6000r/min的離心轉(zhuǎn)速離心20min，取出上清液，對(duì)上清液以10000r/min轉(zhuǎn)速離心20min，移去上清液，得到含有少量溶劑的黑色沉淀物，對(duì)沉淀物進(jìn)行冷凍干燥72h，即得銻烯量子點(diǎn)。

對(duì)制備的產(chǎn)物進(jìn)行了表征分析，如圖5所示。圖5為實(shí)施例2制得的大量形貌均勻、大小較為均一的銻烯量子點(diǎn)；由透射電子顯微鏡(tem)測(cè)試結(jié)果(圖5)經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析工藝參數(shù)，可獲得大量形貌均勻、大小均一的銻烯量子點(diǎn)。在180～360w范圍內(nèi)采用不同的超聲功率，都可以得到形貌均勻，大小均一的銻烯量子點(diǎn)。

實(shí)施例3

向250ml廣口瓶中加入2g銻粉和200ml有機(jī)溶劑nmp(n-甲基吡咯烷酮)，將反應(yīng)容器置于超聲清洗機(jī)中，以180w功率累計(jì)超聲5h。將超聲后的液體進(jìn)行離心，第一次以6000r/min的離心轉(zhuǎn)速離心20min，取出上清液，對(duì)上清液以10000r/min轉(zhuǎn)速離心20min，移去上清液，得到含有少量溶劑的黑色沉淀物，對(duì)沉淀物進(jìn)行冷凍干燥72h，即得銻烯量子點(diǎn)。

對(duì)制備的產(chǎn)物進(jìn)行了表征分析，如圖6、圖7所示。圖6表明按照實(shí)施例3的工藝參數(shù)，可獲得大量形貌均勻、大小較為均一、尺寸約為5.3nm的銻烯量子點(diǎn)；由透射電子顯微鏡(tem)測(cè)試結(jié)果(圖6)經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，得到(圖7)粒徑統(tǒng)計(jì)分析圖可知，粒徑尺寸在4.5-6.1nm占80％。

實(shí)施例4

向250ml廣口瓶中加入2g銻粉和200ml有機(jī)溶劑nmp(n-甲基吡咯烷酮)，將反應(yīng)容器置于超聲清洗機(jī)中，以180w功率累計(jì)超聲100h。將超聲后的液體進(jìn)行離心，第一次以6000r/min的離心轉(zhuǎn)速離心20min，取出上清液，對(duì)上清液以10000r/min轉(zhuǎn)速離心20min，移去上清液，得到含有少量溶劑的黑色沉淀物，對(duì)沉淀物進(jìn)行冷凍干燥72h，即得銻烯量子點(diǎn)。

對(duì)制備的產(chǎn)物進(jìn)行了表征分析，如圖8、圖9所示。圖8為實(shí)施例4制得的大量形貌均勻、大小較為均一、尺寸約為2.7nm的銻烯量子點(diǎn)。由透射電子顯微鏡(tem)測(cè)試結(jié)果(圖8)經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，得到(圖9)粒徑統(tǒng)計(jì)分析圖可知，粒徑尺寸在2.3-3.1nm占80％；可見采用不同的超聲時(shí)間，可以有效的對(duì)銻烯量子點(diǎn)的尺寸起到調(diào)節(jié)作用。

對(duì)比例1

向250ml廣口瓶中加入2g銻粉和200ml乙醇溶劑，將反應(yīng)容器置于超聲清洗機(jī)中，以180w功率累計(jì)超聲10h。將超聲后的液體進(jìn)行離心，第一次以6000r/min的離心轉(zhuǎn)速離心20min，取出上清液，對(duì)上清液以10000r/min轉(zhuǎn)速離心20min，移去上清液，得到含有少量溶劑的黑色沉淀物，對(duì)沉淀物進(jìn)行冷凍干燥72h。

對(duì)制備的產(chǎn)物進(jìn)行了表征分析，如圖10所示。圖10表明為對(duì)比例1中以乙醇作為有機(jī)溶劑，并沒有得到銻烯量子點(diǎn)，說明有機(jī)溶劑的選擇對(duì)于銻烯量子點(diǎn)的制備具有顯著影響，乙醇并不能作為液相溶劑進(jìn)行銻烯量子點(diǎn)的制備。