The invention relates to a preparation method of zero-dimensional two-dimensional hybrid laminated superstructure nanomaterials. The method of the invention modifies hydrophilic two-dimensional nanosheets through organic ligand molecules to obtain modified two-dimensional materials with ideal colloidal stability soluble in non-polar organic polar solvents, and then disperses the prepared colloidal nanocrystalline particles in non-polar solvents by ultrasound. At the same time, van der Waals interaction between ligand molecules was used to guide the coordinated orderly assembly of nanocrystalline particles between two-dimensional materials. Carbon-coated zero-dimensional and two-dimensional hybrid laminated superstructure materials were obtained. The material prepared by the invention has strong interlayer bonding force, orderly structure, excellent electrical conductivity, good mechanical and chemical stability, simple process, low energy consumption, safety and reliability, is convenient for large-scale preparation, and is conducive to popularization and application.
【技术实现步骤摘要】
一种零维-二维杂化叠层超结构纳米材料的制备方法
本专利技术属于纳米材料领域,具体涉及纳米材料领域中用纳米颗粒与二维纳米片协同有序超组装的方法构筑零维-二维叠层超结构纳米材料的制备方法。
技术介绍
零维-二维叠层纳米材料,由于其结合了两种不同维度纳米材料的优良特性,可以使材料在机械、光学、电学以及磁学等性质得到不同程度的提升,受到了人们的广泛关注。现有零维-二维叠层材料的制备方法主要有:①简单机械混合,通常是将现有的零维和二维纳米材料通过简单超声或者搅拌的方式进行机械混合。缺点是:易团聚、结构有序性差、不易控制等。②原位生长,通常是在二维纳米材料表面原位生长零维纳米材料,但是存在颗粒不均匀,且在二维材料表面覆盖率低的缺点。③逐层沉积法,通过化学气相沉积、物理气相沉积以及电沉积等方式得到零维-二维杂化材料,而沉积法的最大缺点是耗时过长,需要价格昂贵的仪器,难以批量生产。④层层组装,利用双亲表面活性剂、聚合高分子表面改性、静电引力等,通过层层自组装的方式获得了各种各样的零维-二维杂化纳米材料。该方法的缺点主要有:局部聚集,缺乏材料在纳米尺度的控制,零维-二维材料相互之间结合力弱,易造成零维和二维纳米材料的分离,使得材料使用寿命变差,不利于进一步的实际应用。因此,开发出切实有效的方法来制备结构高度有序的复杂结构纳米材料,无论在基础科学研究中还是技术应用上都具有非常重要的理论和现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有方法对零维-二维叠层超结构材料的精细结构缺乏有效控制的问题,提供一种利用分子外延诱导纳米晶颗粒与二维纳米篇协同有序超组装的方法,制备具有高度有序 ...
【技术保护点】
1.一种零维‑二维杂化叠层超结构纳米材料的制备方法,其特征在于用纳米颗粒与二维纳米片协同有序超组装的方法制备零维‑二维杂化叠层超结构纳米材料,具体步骤如下:(1) 改性二维纳米材料分散液的制备将二维纳米材料加入到非极性溶剂中,得到二维纳米材料的混合物,然后向该混合物中加入有机胺,经过1~200min超声处理,得到分散液Ⅰ;向分散液Ⅰ中加入有机酸,再次超声处理1~200min,得到分散液Ⅱ;向分散液Ⅱ中加入反溶剂后,离心弃去上清液,下层沉淀物即为改性二维纳米材料;将沉淀物分散于非极性溶剂中,即得到所述的改性的二维纳米材料分散液;(2)胶体纳米颗粒分散液的制备以油酸的金属化合物、油胺的金属化合物、羰基的金属化合物或乙酰丙酮的金属化合物中任一种为前驱体,以油酸或油胺为配体分子,加入反应溶剂,通过高温热解法制备单分散纳米颗粒,其纳米颗粒表面由有机配体分子(油酸/油胺)包覆,将所述纳米颗粒溶于非极性溶剂中,形成稳定的胶体纳米颗粒分散液Ⅲ;(3)零维‑二维杂化叠层超结构材料的制备将步骤(1)制得的改性二维纳米材料分散液和步骤(2)制得的胶体纳米颗粒分散液Ⅲ混合,超声处理后通过挥发自组装得到配体交联 ...
【技术特征摘要】
1.一种零维-二维杂化叠层超结构纳米材料的制备方法,其特征在于用纳米颗粒与二维纳米片协同有序超组装的方法制备零维-二维杂化叠层超结构纳米材料,具体步骤如下:(1)改性二维纳米材料分散液的制备将二维纳米材料加入到非极性溶剂中,得到二维纳米材料的混合物,然后向该混合物中加入有机胺,经过1~200min超声处理,得到分散液Ⅰ;向分散液Ⅰ中加入有机酸,再次超声处理1~200min,得到分散液Ⅱ;向分散液Ⅱ中加入反溶剂后,离心弃去上清液,下层沉淀物即为改性二维纳米材料;将沉淀物分散于非极性溶剂中,即得到所述的改性的二维纳米材料分散液;(2)胶体纳米颗粒分散液的制备以油酸的金属化合物、油胺的金属化合物、羰基的金属化合物或乙酰丙酮的金属化合物中任一种为前驱体,以油酸或油胺为配体分子,加入反应溶剂,通过高温热解法制备单分散纳米颗粒,其纳米颗粒表面由有机配体分子(油酸/油胺)包覆,将所述纳米颗粒溶于非极性溶剂中,形成稳定的胶体纳米颗粒分散液Ⅲ;(3)零维-二维杂化叠层超结构材料的制备将步骤(1)制得的改性二维纳米材料分散液和步骤(2)制得的胶体纳米颗粒分散液Ⅲ混合,超声处理后通过挥发自组装得到配体交联的零维-二维叠层超结构;将该超结构以0.5-50℃/min的升温速率在惰性气氛下(N2/Ar)热处理,热处理温度为100~800℃,制得所述的零维-二维杂化叠层超结构纳米材料。2.根据权利要求1所述的一种零维-二维杂化叠层超结构材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述二维纳米材料与非极性溶剂的质量比为1:1~1:100;所述有机胺与非极性溶剂的体积比为1:1~1:100;所述有机胺与有机酸的体积比为1:0.1~1:10;所述非极性溶剂与极性溶剂的体积比1:0.5~1:10。3.根据权利要求1所述的一种零维-二维杂化叠层超结构材料的制备方法,其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员:董安钢,李同涛,杨东,吴冠宏,杨于驰,韩文茜,刘梓涵,宁静,李明重,常岭,邓雨薇,蔡青福,
申请(专利权)人:复旦大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
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