“千层饼”式二维金属纳米片的制备方法

发表于讨论求助 2022-03-29 23:41:08

以石墨烯为代表的二维纳米材料，由于其独特的物理、化学特性受到学者广泛的关注。最近，一大批新的二维材料（例如：过渡金属硫化物（TMD），过渡金属氧化物和氢氧化物，过度金属碳化物和碳氮化物，氮化硼和黑磷等其他层状材料）不断涌现，并作为新的研究热点广泛地被学者讨论。大部分这种二维的层状晶体材料由于其层状的组分，可以通过自下而上的湿化学法，选择性的刻蚀或者机械和化学剥离等方法制备得到。这些制备方法也是受益于其材料本征的层状结构，层内较强的化学键和层间较弱的范德华力。然而，对于没有层状结构的材料（例如大部分金属及其衍生物），如何制备成层状材料的方法限制了其特性和应用的研究。所以开发出一种新的普适性的制备方法，来大量制备自支撑的二维金属纳米片是尤其重要的。

图1 制备金属纳米片的流程图

Wu等人，受中国的传统美食“千层饼”的启发，使用机械滚压这种简单简单、有效、低能耗的制备方法。通过在室温条件下，将双层金属片反复的折叠和滚压，就可以获得二维纳米金属片的结构。这种方法可以制备得到从5微米到几纳米不同厚度的二维金属纳米片。并且制备过程在常温下就发生，所以得到的纳米片并没有发生合金化的效果。有利于后续选择性的刻蚀，获得高纯的单一金属纳米片。

图2 二维金属纳米片随着滚压次数的厚度表征

自支撑的金属纳米片可以通过选择性地刻蚀方法来获得。例如银纳米片可以通过在碱性溶液中溶解掉银/铝层状纳米片中的铝来获得。并且更重要的是，这种金属纳米片是在水溶液中可以被加工的。例如。二维的银纳米片由于其亲水的表面，可以很好的分散在水溶液中。并且可以很容易地制备混合物的分散液、薄膜等结构。可以为后续各种能源或催化上的应用奠定基础。