【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米材料制备，具体涉及一种黑磷和银纳米线异质结复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，随着科学技术的日益发展，智能电子产品在人们日常生活带来诸多便利。反过来更刺激了对新型智能电子产品的需求。智能电子产品的发展面临诸多问题，高能量密度的供能系统的开发和利用是其中关键性问题之一。超级电容器是一种依靠电极与电解质之间形成界面双电层或发生可逆氧化还原反应来存储能量的装置，凭借其使用寿命长、环境适应力强、充放电效率高和功率密度大等优点，在移动通讯、智能电网、分布式储能、城市轨道交通和军用设备等领域显示出巨大的应用价值和市场潜力。而超级电容器在能量密度方面还远落后于锂离子电池，提高单位体积内的能量(即能量密度)是目前超级电容器领域的研究重点和难点。电极材料的物理化学性质与储能器件的电化学储能性能密切相关，因此，研发新型电极材料是解决上述问题的关键。
2、以石墨烯为代表的二维材料具有比表面积大、离子传输路径短、力学性能优良等优势，在超级电容器领域展现出广阔的应用前景。在众多二维材料中，黑磷以其褶皱的层结构、优良的导电性，在电化学电容储能领域引起广泛关注。但黑磷超级电容器中电子/离子扩散速率慢，电容存储能力低导致其倍率性能较差、循环稳定性较低和能量密度较低。
技术实现思路
1、针对上述问题，本专利技术旨在提供一种黑磷和银纳米线异质结复合材料及其制备方法和应用，以便充分暴露更多黑磷纳米片中的活性位点，增强体系的电子传输能力，从而获得最佳的储能性能。
3、本专利技术提供一种黑磷和银纳米线异质结复合材料的制备方法，包括如下步骤：
4、（1）将黑磷单晶块置于含四丁基溴化铵的二甲基亚砜溶液中，黑磷为负极，铂片电极为正极，电化学解离，然后经过真空抽滤、洗涤和真空干燥后，获得大尺寸二维黑磷纳米片；
5、（2）将步骤（1）所获得的大尺寸二维黑磷纳米片置于n-甲基吡咯烷酮溶液中，在冰浴环境下超声粉碎，获得二维黑磷纳米片分散液；
6、（3）将步骤（2）所获得的二维黑磷纳米片分散液离心，提取上清液，获得超薄二维黑磷纳米片，然后经过真空抽滤、洗涤和真空干燥后，获得二维黑磷纳米片；
7、（4）将步骤（3）所获得的二维黑磷纳米片与银纳米线超声分散于溶液中，并静止，使其自组装，然后经过真空抽滤、洗涤和真空干燥后，获得黑磷和银纳米线的异质结。
8、进一步地，所述含四丁基溴化铵的二甲基亚砜溶液中四丁基溴化铵的浓度为0.01-0.1mol/l；
9、和/或，所述电化学解离的电势差为1~10 v，解离时间为10~60 min。
10、进一步地，步骤（1）、步骤（3）和步骤（4）中，所述真空干燥的温度为50~100℃。
11、进一步地，步骤（2）中，所述超声粉碎的功率为200~800 w，时间为2~120 min。
12、进一步地，步骤（3）中，所述离心的速率为1000~8000转/分钟，时间为40-120 min。
13、进一步地，步骤（4）中，所述二维黑磷纳米片与银纳米线的质量比1：（1~10）；
14、优选地，所述银纳米线的长度为5-50 μm微米，直径为30-100 nm。
15、进一步地，步骤（4）中，所述超声分散的功率为300~800 w，时间为2~60 min。
16、进一步地，步骤（4）中，所述静止的时间为1~10h。
17、本专利技术还提供所述制备方法制备得到的黑磷和银纳米线异质结复合材料。
18、本专利技术还提供所述的黑磷和银纳米线异质结复合材料在超级电容器中的应用。
19、本专利技术的有益效益为：
20、a) 本专利技术通过电化学解离黑磷单晶技术可获得大尺寸二维黑磷纳米片，电化学解离可快速驱动电解液中的阳离子进入黑磷层间。阳离子在负电势下分解，从而破坏黑磷层间的范德华力，达到剥离黑磷目的，进而能获得大量二维黑磷纳米片。
21、b) 本专利技术进一步利用超声分散技术，获得黑磷纳米片和银纳米线的混合溶液，该技术可使两者分散均匀，有利于实现大量黑磷纳米片和银纳米线异质结的制备。
22、c) 本专利技术制备出的黑磷纳米片和银纳米线异质结，能完全暴露黑磷纳米片的活性位点，有效增强黑磷和银纳米线的电子传递，具有可大规模生产、经济效益显著等优点。
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1.一种黑磷和银纳米线异质结复合材料的制备方法，特征在于，包括以下步骤：
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述含四丁基溴化铵的二甲基亚砜溶液中四丁基溴化铵的浓度为0.01-0.1 mol/L；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）、步骤（3）和步骤（4）中，所述真空干燥的温度为50~100℃。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述超声粉碎的功率为200~800 W，时间为2~120 min。
5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述离心的速率为1000~8000转/分钟，时间为40-120 min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述二维黑磷纳米片与银纳米线的质量比1：（1~10）；
7. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述超声分散的功率为300~800 W，时间为2~60 min。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4
9.权利要求1-8任一项所述制备方法制备得到的黑磷和银纳米线异质结复合材料。
10.权利要求9所述的黑磷和银纳米线异质结复合材料在超级电容器中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种黑磷和银纳米线异质结复合材料的制备方法，特征在于，包括以下步骤：
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述含四丁基溴化铵的二甲基亚砜溶液中四丁基溴化铵的浓度为0.01-0.1 mol/l；
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）、步骤（3）和步骤（4）中，所述真空干燥的温度为50~100℃。
4. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述超声粉碎的功率为200~800 w，时间为2~120 min。
5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述离心的速率为...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨兵超，陈欣，刘晓兵，孙海瑞，闫苗苗，孙秀杰，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：
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