本發(fā)明涉及一種單層、超薄、具有金屬性的納米材料，具體講二硒化釩超薄納米片的宏量制備方法。

背景技術(shù)：

近年來，石墨烯作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料，引起了材料界對石墨烯、類石墨烯等二維納米材料研究的狂熱。石墨烯其優(yōu)良的導電性源于其超高的電子遷移率，其優(yōu)異的力學性能源于其晶格中規(guī)則排列的碳原子形成的SP²雜化。二維晶體通常顯現(xiàn)出獨特的電學、光學以及磁學性質(zhì)，自身具有獨特的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，這為探索新型電催化劑和能源存儲材料指引了方向。由于二維過渡金屬硫族化合物獨特的物理、化學性質(zhì)，探索新型的性能更加優(yōu)異的超薄納米材料如MoS₂, MoSe₂, WS₂, VS₂等而成為材料研究的熱點。VSe₂是典型的過渡金屬硫族材料，單層的VSe₂是由金屬釩原子和硒原子按照三明治結(jié)構(gòu)形成的Se?V?Se圖層根據(jù)范德華力相互作用組成。硒化釩本體材料具有優(yōu)良的力學、磁學及電學性能，可作為磁電子學器件、超級電容器材料等。而本專利首次探索了其電催化產(chǎn)氫性能，本發(fā)明所制備的硒化釩單層納米片具有較低的析氫電位、較高的電流密度、較低的電阻，電阻達到2Ω，在電流密度為10mA/cm²時析氫電位可達到204mV。其優(yōu)異的電催化性能有望替代昂貴的金屬鉑進行電催化產(chǎn)氫。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種單層、超薄納米片的宏量制備方法。該方法探索了不同條件對納米晶體XRD及形貌的影響，比如改變反應(yīng)溫度、反應(yīng)溶劑、反應(yīng)原料及反應(yīng)時間。得出了通過控制反應(yīng)時間來控制納米片的生長，使片層結(jié)構(gòu)由單層、小尺寸向多層、大尺寸的生長。該方法確定了結(jié)晶性好、單層、形貌均一的硒化釩納米片結(jié)構(gòu)的反應(yīng)條件，并且產(chǎn)物具有的優(yōu)良電催化產(chǎn)氫性能。

單層、超薄硒化釩納米片的宏量制備方法，其特征在于將乙酰丙酮氧釩、硒粉與油胺溶液混合，混合后在一定溫度抽真空后再升溫到一定溫度反應(yīng)一定時間?？刂撇煌磻?yīng)時間,可以得到單層片至多層片。本發(fā)明的優(yōu)點在于反應(yīng)是在三口瓶中進行，一步法加入所有原料進行反應(yīng)。反應(yīng)條件的改變?nèi)菀撞僮鳎⑶曳磻?yīng)安全易控制。

具體實施方式

操作時首先稱取一定量的乙酰丙酮氧釩，再稱取一定量的硒粉，并加入到油胺溶劑中攪拌均勻。在一定溫度下抽真空、通氮氣反復多次，以排除溶液里的水分、氧氣以及其他易揮發(fā)的雜質(zhì)。再將混合均勻的溶液升溫至230-330^oC反應(yīng)，升溫及反應(yīng)過程都要通氮氣。反應(yīng)溫度在330^oC之前，反應(yīng)物都沒有反應(yīng)完全，雜質(zhì)的含量隨著溫度的升高逐漸減少，直到330^oC時完全反應(yīng)生成純凈的二硒化釩納米晶體。在330^oC時，調(diào)控反應(yīng)時間0min-1.5h，在反應(yīng)時間1.5h時，得到結(jié)晶性好、超薄、單層的VSe₂納米片。收集VSe₂納米片的方法是：將反應(yīng)后的混合溶液轉(zhuǎn)移至離心管加入乙醇離心，在得到的沉淀產(chǎn)物中加入一定比例的環(huán)己烷和乙醇繼續(xù)洗滌幾次，最后在真空干燥箱中60^oC下干燥。

附圖說明：

圖1:不同反應(yīng)溫度下合成的VSe₂納米晶體的XRD；

圖2：不同反應(yīng)溫度下合成的VSe₂納米晶體的XRD；

圖3：330^oC反應(yīng)1.5h的VSe₂納米片的XRD（圖a）、TEM（圖b），單層、超薄小片；

圖4：30^oC反應(yīng)1.5小時制備的VSe₂超薄納米片的線性掃描伏安特性曲線(圖a)、阻抗譜圖(圖b)、循環(huán)穩(wěn)定性曲線（圖c），電阻達到2Ω，在電流密度為10mA/cm2時析氫電位可達到204mV。

實施例1

操作時，稱取9mmol乙酰丙酮氧釩，18mnol硒粉，40ml油胺溶劑一起加入到100ml的三口燒瓶中進行攪拌。然后升溫至140^oC，抽真空10min、通氮氣5min反復三次。再升溫至330^oC，反應(yīng)1.5h后停止反應(yīng)冷卻至室溫。將產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至四個50ml離心管中，分別加入25ml乙醇，在5000rpm下離心5min，沉淀產(chǎn)物用1:2（V：V）環(huán)己烷：乙醇洗滌兩次，再在真空干燥箱中60^oC下干燥，最后得到結(jié)晶性好、單層、超薄的硒化釩納米片（如圖3）。