[发明专利]一种离子插层型二维材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种离子插层型二维材料的制备方法，采用熔盐法，在预定温度下使盐成为熔融态，并将金属盐前驱物加入熔盐中，反应预定时间后取出，冷却后清洗、抽滤烘干后，获得离子插层型的二维材料；可制得阳离子插层型的二维金属氧化物和阴离子插层型的二维金属氢氧化物；所制得的二维材料中的阳离子和阴离子的种类可以由熔盐与金属盐的材料来调控；也可采用该方法来制备其他离子插层型二维材料，所制得的离子插层型二维材料在储能，催化，离子交换等方面具有极大的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米二维材料制备领域，更具体地，涉及一种离子插层型二维材料的制备方法。

背景技术

二维材料由于其具有原子层厚度，能够暴露更多的原子而具有很多特殊的物理化学性质，并因此广泛应用在超导，场效应管，电催化以及能源存储方面。

目前，二维材料的合成方法主要包括剥离法，化学气相沉积法以及湿法化学法。剥离法可以对具有二维结构的块体材料进行快速的剥离而产生纳米片，但是通常产率较低，合成的二维材料的质量也并不均一；化学气相沉积法是制备大面积高质量且厚度可控的二维材料的行之有效的方法，但昂贵的造价以及繁杂的制备工艺极大的阻碍了其商业化生产；湿法化学法通常采用表面活性剂等添加剂来辅助合成二维材料，能够实现大面积制备，但反应时间比较长且后期需要去除掉有机杂质；要实现快速高效的制备出大面积高质量的二维材料，特别是离子插层型的二维材料，依然是一个很大的挑战。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种离子插层型的二维材料的制备方法，其目的在于实现具有二维形貌的离子插层型二维材料的快速高效合成。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种离子插层型的二维材料的制备方法，以低熔点的盐作为熔盐，以金属盐作为前驱物，将前驱物加入熔融态的熔盐中反应，将反应获得的产物冷却后清洗得到离子插层型的二维材料粉末；其中，低熔点的盐是指熔点不高于400摄氏度的盐；

获得的离子插层型的二维材料的结构均是以[MO_x]多面体或[M(OH)_x]多面体为单元排列组合而成板层结构，且阳离子、阴离子或水分子插层在层间，以稳定二维材料的层状结构；其中，M是指金属阳离子，x是与金属元素结合的O^2-或是OH^-的数量。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明提供的这种制备方法实现了快速高效的制备离子插层型二维材料；

(2)采用本发明提供的这种制备方法，可便捷实现离子插层型二维材料的大规模生产；

(3)采用本发明提供的这种制备方法，可通过对熔盐种类的调节实现对层间的离子种类的调控；

(4)采用本发明提供的这种制备方法，制备成本低廉，样品清洗处理过程简单，且无需进一步分离即可制备均一的离子插层型二维材料。

附图说明

图1是实施例所制备的离子插层型二维材料的结构示意图；

图2为实施例2所制备的二维K_0.27MnO₂·0.54H₂O纳米片的SEM图片；

图3为实施例2所制备的二维K_0.27MnO₂·0.54H₂O纳米片的TEM图片；

图4为实施例2所制备的二维K_0.27MnO₂·0.54H₂O纳米片的XRD图片；