【摘要】：磷是一種化學(xué)物質(zhì),從農(nóng)業(yè)肥料、人體成分再到化學(xué)教科書可以自燃的“野火”,都與磷元素有關(guān)。磷擁有許多同素異形體,以多種形式存在,常見形式有紅磷和白磷,隨后紫磷和黑磷被人們發(fā)現(xiàn),黑磷是一種層狀材料,每個(gè)原子層之間通過范德華力連接,類似于石墨,而在一個(gè)單原子層內(nèi),每個(gè)磷原子又通過共價(jià)鍵的形式與相鄰三個(gè)磷原子形成折疊蜂窩結(jié)構(gòu)。這三個(gè)鍵承擔(dān)著三個(gè)價(jià)電子的磷,所以又不像石墨烯。石墨烯和過渡金屬硫化物作為最有前途的二維晶體材料的代表,因獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)和物理、化學(xué)性質(zhì),使其成為最具潛力的創(chuàng)造性材料。然而,石墨烯零帶隙性質(zhì)和過渡金屬氧化物較低的載流子遷移率限制了它們在納米電子、光電和光伏器件上的應(yīng)用。黑磷是天然的半導(dǎo)體,由于其優(yōu)異的載流子遷移率和層層間的直接帶隙成為凌駕于石墨烯和過度金屬硫化物之上的珍貴材料。本論文中,我們首先研究了黑磷通過礦化途徑合成的機(jī)理,確定產(chǎn)物的成分以及結(jié)晶度,然后通過了機(jī)械結(jié)合液相輔助將大塊黑磷剝離到少層磷烯,對其進(jìn)行一系列的表征分析從而得到最優(yōu)的剝離條件。在研究的最后將其制成薄膜紙基功能材料檢測其抗菌性能,分析其潛在特性。本論文的主要研究工作及結(jié)果如下:(1)黑磷剝離成磷烯的條件篩選通過簡單的機(jī)械加液相的剝離方法就可以得到高效率產(chǎn)出黑磷納米片,提出一種新的剝離黑磷的方法,利用有機(jī)溶劑做分散劑均勻通過一臺高壓均質(zhì)機(jī),這個(gè)過程關(guān)于剝離條件的篩選還是很有必要的。分別對分散劑、溫度、壓力、是否攪拌、洗滌次數(shù)以及離心轉(zhuǎn)速進(jìn)行篩選,最終得出結(jié)論,選用N-甲基吡咯烷酮作為有機(jī)溶劑分散劑有很好的分散效果,壓力控制在150MPa,溫度控制在5-10℃,均勻攪拌以及離心洗滌三次為實(shí)驗(yàn)的最佳條件,并且產(chǎn)率及效率均良好。(2)對制備的磷烯進(jìn)行表征得到的磷烯樣品經(jīng)過一系列表征分析,即AFM、TEM、SEM、XRD、E D X以及紫外-可見吸收光譜結(jié)果表明剝離的磷烯已經(jīng)成功獲得較大的橫向尺寸(約200 nm′50 nm大小),并且片層厚度能下降到單層或者雙層的狀態(tài)(層間距為0.53nm),所得產(chǎn)物結(jié)晶性能完整,整個(gè)過程未曾發(fā)生氧化。(3)黑磷結(jié)合納米纖維素提出黑磷納米片結(jié)合納米纖維素制成納米紙薄膜紙基材料,主要利用涂布的方法將黑磷涂附在具有空隙的納米纖維素薄膜上,最后檢測得出較高的抗菌性能(高達(dá)74.5%),阻燃性能一般,具有很好的散射性能,以及分析其應(yīng)用的潛在可能性。
【圖文】：

第二章 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和測試分析方法 實(shí)驗(yàn)設(shè)備.1 管式爐實(shí)驗(yàn)室所用的合成黑磷的設(shè)備是由安徽貝意克設(shè)備技術(shù)有限公司生多工位管式高溫爐（如圖 2.1 所示），爐管尺寸 50 600mm，用耐的纖維材料做內(nèi)膽，并配置可編程智能儀表 LTDE 技術(shù)作為控制系最高溫度可達(dá) 1200℃，最快升溫速率為 20℃/min，加熱功率為 1500W高效節(jié)能，操作方便，其配件有石英管、定制反應(yīng)器、真空密封裝以達(dá)到所需實(shí)驗(yàn)條件。在反應(yīng)過程中能夠智能化調(diào)節(jié)溫度以及超溫報(bào)警功能，穩(wěn)定控制反應(yīng)溫度及保溫程序，是實(shí)現(xiàn)礦化生成黑磷的性反應(yīng)階段。

儀公司提供的 DEBEE-NANO 超高壓納米微射流均質(zhì)機(jī)（如圖2.2 所示），超高壓納米均質(zhì)機(jī)的工作原理是超音速（ 2.5 倍）的超音速（2.5 次）流體的超高壓（UHP）產(chǎn)生，與本身實(shí)現(xiàn)破碎、分散、均質(zhì)、乳化。高壓均質(zhì)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于科研與生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，例如，化妝品、化工、生醫(yī)制藥、食品、材料業(yè)。如脂質(zhì)體、乳劑、懸浮液、分散 液、微膠囊、細(xì)胞破碎，以及減少食物、藥物和顆粒尺寸到納米級。硬度高、粘度大的物料也同樣適用。設(shè)備最大壓力可達(dá)到 60000PSI，即 410Mpa，處理量最大為 50mL/min。便捷拆裝，清洗方便，在使用過程中用乙醇清洗一下，結(jié)合冷凍裝置降低增壓機(jī)高壓產(chǎn)生的發(fā)熱現(xiàn)象，防止高溫影響物料的生成效率。10圖 2.2 超高壓 納米均 質(zhì)機(jī)Figure 2.2 ultra high pr
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ126.31;TB383.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 琚偉偉;李同偉;雍永亮;孫金鋒;;多層黑磷中厚度和應(yīng)力依賴的能隙變化研究[J];原子與分子物理學(xué)報(bào);2015年02期

2 新型;;都柏林三一學(xué)院采用黑磷取代石墨烯研究取得新進(jìn)展[J];化工新型材料;2015年03期

3 張?zhí)K江;夏浩東;唐文龍;崔立偉;;中國磷礦資源現(xiàn)狀分析及可持續(xù)發(fā)展建議[J];中國礦業(yè);2014年S2期

4 季建平;;又一個(gè)要取代硅的新型二維半導(dǎo)體:黑磷[J];半導(dǎo)體信息;2014年02期

5 陶俊法;;云南磷化工產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀與趨勢[J];磷肥與復(fù)肥;2013年03期

6 陳嘉甫;;中國磷化工生產(chǎn)現(xiàn)狀及前景展望[J];無機(jī)鹽工業(yè);2006年03期

7 潘長云;云南磷礦資源及可持續(xù)利用對策研究[J];云南地質(zhì);2003年03期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 王磊;利用超臨界二氧化碳系統(tǒng)刻蝕SiO_2的研究[D];山東大學(xué);2011年

，

本文編號：2677913