利用超临界流体制备二维原子晶体新材料的方法

摘要

本发明涉及利用超临界流体制备二维原子晶体新材料的方法，以六方氮化硼(BN)、二硫化钼(MoS₂)、二硫化钨(WS₂)等层状结构材料为原料采用超临界流体(二氧化碳CO₂)为剥离剂，成功剥离制备BN薄膜、MoS₂薄膜、WS₂薄膜等全新二维原子晶体材料，各类薄膜均以单层(单原子层)及少数薄层(少数原子层)形式存在。本发明制备得到的二维原子晶体薄膜，与石墨烯具有相同或相似结构，具备优异的力学性能及良好的透光性质，各种薄膜分别具备特异的电、磁、热、光学性能，在诸多领域具有广泛重要的应用前景，超临界流体剥离制备二维原子晶体薄膜技术具有产品薄膜层数可控，结构优异，产量高的优势，并且工艺简单，成本低的优点。

主权项

利用超临界流体制备二维原子晶体材料的方法，其特征在于，该方法采用超临界CO₂为剥离剂，包括以下步骤：(1)将层状结构原料粉末加入高压反应釜内；(2)待高压釜内的温度达到预设值后，将CO₂泵入高压釜内，待高压釜内压力达到预设值后，体系达到超临界态，开始循环流动CO₂；(3)对高压釜内的超临界体系施加超声波振荡；(4)待到达预定处理时间后，快速降压，使釜内压力降至常压；(5)重复上述(2)(3)(4)步骤，使釜内样品经历多次升压和降压过程，通过调节升压和降压速率及次数和超声功率密度及超声时间来控制二维原子晶体薄膜层数和尺度；步骤(1)中所述的层状结构原料粉末包括六方氮化硼BN、MoS₂、WS₂、MoSe₂、NbSe₂、TaSe₂或Bi₂Te₃；步骤(2)中高压釜内温度的预设值为40～80℃，高压釜内压力的预设值为8～25MPa；步骤(3)中所述的超声波振荡的超声功率密度为6W/L～500W/L，超声时间为5min～180min；步骤(4)中所述的预定处理时间为20～300分钟，所述的快速降压的降压速率为0.001atm/s～1atm/s。