本发明专利技术提供了一种SnO2/Se纳米复合材料及其制备方法与应用，所述SnO2/Se纳米复合材料包括Se纳米线及SnO2纳米片，所述SnO2纳米片分散在Se纳米线之间和/或负载于Se纳米线上。所述SnO2/Se纳米复合材料是通过将液体剥离得到的超薄SnSe纳米片在水溶液中静置，使其发生自转化而得到的，该制备过程稳定可控，可以通过调节SnSe纳米片的尺寸、静置时间、静置温度和水溶液中的碱度进行控制；将所得SnO2/Se纳米复合材料应用于光电探测器中，具有优异的光响应性能，且所得SnO2/Se纳米复合材料还可用于气敏传感器、能量存储器及锁模激光器等领域。能量存储器及锁模激光器等领域。能量存储器及锁模激光器等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种SnO2/Se纳米复合材料及其制备方法与应用
[0001]本专利技术属于纳米材料制备领域，涉及一种SnO2/Se纳米复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
[0002]近十年来，液相剥离技术的快速发展推动了超薄二维材料的基础研究和应用。在二维材料的大规模制备中显示出巨大的潜力。然而，通过液相剥离法制备的二维晶体通常横向尺寸较小，暴露出较多化学活性的晶体面，降低了其稳定性。研究二维材料的降解化学对其保存和应用，以及通过不稳定到稳定结构的自发转变来发展新的二维稳定相具有重要意义。
[0003]CN110028098A公开了一种液相剥离法制备高浓度SnS2纳米片，将一定量的二硫化锡多晶粉末或二硫化锡单晶块体加入到密闭的蓝盖超声瓶中，随后向蓝盖超声瓶中加入一定量的极性溶剂，形成溶液体系，进行惰性气体鼓泡处理；再进行超声处理，超声处理时在超声波清洗机加入冰块造成低温环境，起到冰浴降温的效果，得到橘黄色SnS2纳米片分散液；
[0004]除了SnS2外，硒化锡(SnSe)，由于其独特的结构和多用途的性能，在光学、光电子、光热器件、热电、铁电等领域受到了更加广泛的关注。
[0005]现有技术(Li,F.Defect Engineering in Ultrathin SnSe Nanosheets for High
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Performance Optoelectronic Applications.ACS Applied Materials&Interfaces,13(28),33226
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33236.doi:10.1021/acsami.1c05254)采用锂离子插层与超声液相剥离法相结合的技术高效制备了具有可控Se缺陷的超薄SnSe纳米片。随着锂化时间的增加，观察到Se元素的流失，带隙变窄及缺陷增加。结果显示，高缺陷密度的SnSe纳米片具有更快的载流子复合时间，且光电探测性能显著提高。其光电化学型光电探测器的光电流、光响应度、光响应速度和探测率提高了4到10倍，还具有良好的稳定性及从紫外至近红外区域的宽带探测范围。该研究为SnSe纳米片的大规模生产提供了一条有效途径。
[0006]采用液相剥离法制备二维层状SnSe，由于层间结合能较大，剥离后的～2nm厚的SnSe横向尺寸仅为几十纳米。因此，剥落后的二维SnSe具有较大的比表面积，这将降低其稳定性。理论计算和实验研究表明，二维SnSe在空气中是稳定的。
[0007]然而，关于二维SnSe在水中稳定性的研究尚未见报道。而在SnSe纳米片(NSs)中观察到的红褐色沉淀、缺陷和无序边缘等线索暗示了二维SnSe在水中的不稳定性。
[0008]此外，有研究表明，SnSe NSs表面可以氧化成SnO2，SnO2是钙钛矿太阳能电池中有效的电子传输材料，也是最好的气敏传感材料之一，也是。然而，SnSe NSs在水中的稳定性和演化尚不清楚。利用这种不稳定的特性合成一种新的稳定的低维材料可能会对这一领域有所启发。
技术实现思路
[0009]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种SnO2/Se纳米复合材料及其制备方法与应用，所述SnO2/Se纳米复合材料包括Se纳米线及SnO2纳米片，所述SnO2纳米片分散在Se纳米线之间和/或负载于Se纳米线上。所述SnO2/Se纳米复合材料是将超薄SnSe纳米片在水溶液中静置，使其发生自转化而得到的，该制备过程稳定可控，可以通过调节超薄SnSe纳米片的尺寸、在水溶液中的浓度、静置时间、静置温度和水溶液中的碱度进行控制；将所得SnO2/Se纳米复合材料应用于光电探测器中，具有优异的光响应性能，且所得SnO2/Se纳米复合材料还可用于气敏传感器、能量存储器及锁模激光器等领域。
[0010]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0011]第一方面，本专利技术提供了一种SnO2/Se纳米复合材料，包括Se纳米线及SnO2纳米片，所述SnO2纳米片分散在Se纳米线之间和/或负载于Se纳米线上。
[0012]SnO2是一种宽带隙半导体材料，只能吸收紫外光，Se是一种带隙1.6eV左右的半导体材料，可以吸收可见光。SnO2是良好的电子传输介质，能够使Se纳米线中光生载流子迅速传输至电路产生较大的光电流，同时可以避免光生载流子的复合，提高光响应特性。
[0013]本专利技术提供了一种新的SnO2/Se纳米复合材料，由SnO2纳米片与Se纳米线组成，因此，SnO2/Se纳米复合材料会具有更加优异的光电特性。所述SnO2/Se纳米复合材料是通过特定的制备方法所制得，通过将超薄SnSe纳米片分散在水溶液中，静置一段时间即可自转变为SnO2/Se纳米复合材料，这一转变过程可以通过调节SnSe纳米片的尺寸、静置时间、静置温度和溶剂碱度进行控制。由于SnO2是优异的电子传输介质，具有快速转移电子的特性，且与Se形成良好的能带排列，故在电极表面沉积所得SnO2/Se纳米复合材料制备的光电探测具有优异的光响应性能。总之，SnO2/Se纳米复合材料具有更快的电流响应速度及更高的光响应电流，可以在传感及催化等需要电子快速转移的领域中应用，还能用于气敏传感器、能量存储器及锁模激光器等领域。
[0014]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0015]作为本专利技术优选的技术方案，按SnO2/Se纳米复合材料的质量为100wt％计，所述Se纳米线占30～98wt％，例如30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％、85wt％、90wt％、95wt％或98wt％等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0016]优选地，按SnO2/Se纳米复合材料的质量为100wt％计，所述SnO2纳米片占2～70wt％，例如2wt％、5wt％、10wt％、15wt％、20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％或70wt％等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0017]优选地，所述SnO2/Se纳米复合材料中，Se纳米线的直径为20～200nm，例如20nm、40nm、60nm、80nm、100nm、120nm、140nm、160nm、180nm或200nm等，长度为200nm～2μm，例如200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm、1.4μm、1.5μm、1.6μm、1.7μm、1.8μm、1.9μm或2μm等，但并不仅限于所列举的数值，上述数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，所述SnO2/Se纳米复合材料中，SnO2纳米片的厚本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种SnO2/Se纳米复合材料，其特征在于，包括Se纳米线及SnO2纳米片，所述SnO2纳米片分散在Se纳米线之间和/或负载于Se纳米线上。2.根据权利要求1所述的SnO2/Se纳米复合材料，其特征在于，按SnO2/Se纳米复合材料的质量为100wt％计，所述Se纳米线占30～98wt％；优选地，按SnO2/Se纳米复合材料的质量为100wt％计，所述SnO2纳米片占2～70wt％；优选地，所述SnO2/Se纳米复合材料中，Se纳米线的直径为20～200nm，长度为200nm～2μm；优选地，所述SnO2/Se纳米复合材料中，SnO2纳米片的厚度≤15nm，直径小于等于300nm。3.根据权利要求1或2所述的SnO2/Se纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将超薄SnSe纳米片分散于水溶液中静置，使超薄SnSe纳米片发生自转化，直至SnSe全部转化完毕，得到SnO2/Se纳米复合材料。4.根据权利要求3所述的SnO2/Se纳米复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述超薄SnSe纳米片在所述水溶液中的浓度为0.1～1mg/mL；优选地，所述静置包括常温下静置25～100天或26～50℃下静置10～45天；优选地，在所述静置前，额外向所述水溶液中加入含氢氧根的物质；优选地，所述含氢氧根的物质包括氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂中的任一种或至少两种的组合；优选地，加入含氢氧根的物质后，所述水溶液的pH为7～8.5。5.根据权利要求3或4所述的SnO2/Se纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述超薄SnSe纳米片横向尺寸≤500nm，厚度≤20nm；优选地，制备所述超薄SnSe纳米片的方法包括液相剥离法；优选地，所述液相剥离法包括如下步骤：将SnSe粉末分散在溶剂中，超声后进行第一离心，收集上清液，向沉淀中再次加入所述溶剂，再次超声后进行第一离心，收集上清液；重复加入溶剂、超声及第一离心的过程，直至收集足量上清液后，进行第二离心，收集沉淀，得到超薄SnSe纳米片。6.根据权利要求5所述的SnO2/Se纳米复合材料的制备方法，其特征在于，首次将所述SnSe粉末分散在溶剂中时，所述SnSe粉末的浓度为0.01～0.03g/mL；优选地，所述溶剂包括1
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甲基吡咯烷酮；优选地，所述超声的功率为300～500W；优选地，所述超声的时间为1～3h；优选地，所述超声在冰浴下进行；优选地，所述超声的温度为
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5～5℃。7....
【专利技术属性】
技术研发人员：李峰，陈雯雯，蔡晓清，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
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