本文選題：電化學(xué)剝離 + 黑磷　； 參考：《東南大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：黑磷作為一種新型高性能二維材料,受到越來越多的科學(xué)人員的重視。而如何高效的生產(chǎn)高質(zhì)量的納米級(jí)黑磷,直到現(xiàn)在也是一項(xiàng)學(xué)術(shù)難點(diǎn)。在此我們介紹了一種電化學(xué)剝離方法,其通過插層反應(yīng)來高效剝離出納米級(jí)黑磷。實(shí)驗(yàn)過程中我們選擇不同的溶液濃度,能夠剝離出像納米片和量子點(diǎn)這樣不同的黑磷納米結(jié)構(gòu)。這種通過控制單一變量,以期達(dá)到制備不同納米形態(tài)黑磷的方法,不僅高效,其制備的產(chǎn)品質(zhì)量也是相當(dāng)?shù)膬?yōu)良。其中納米片與量子點(diǎn)均可有較多的電子或者醫(yī)學(xué)應(yīng)用。因此,這項(xiàng)工作展現(xiàn)了一種適合于商業(yè)化的納米級(jí)黑磷優(yōu)異制備方法。實(shí)驗(yàn)中的電壓,溶質(zhì)和溶劑都是一樣的。我們通過控制不同的濃度達(dá)到單一變量的改變來得到不同的納米結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)中特意使用了有機(jī)溶劑來避免黑磷和水或者空氣的反應(yīng)。根據(jù)表面張力的原理,并不是所有的溶劑在剝離黑磷上都十分有效。為了提高插層反應(yīng)的效率我們也必須找到合適的溶質(zhì)。在經(jīng)過了一系列的實(shí)驗(yàn)后我們選擇了二甲基酰胺和氯化鋰分別作為溶劑和溶質(zhì)。這種搭配使我們得到了極好的剝離結(jié)果。我們使用黑磷作為陽極,鉑作為陰極。一個(gè)鉑電極夾被用來在陽極固定塊狀黑磷以防止雜質(zhì)被引入。先施加7V電壓30分鐘來浸潤(rùn)塊狀黑磷,然后將電壓提高到10 V。這個(gè)10 V電壓將維持到反應(yīng)結(jié)束。整個(gè)剝離過程將持續(xù)30分鐘到1個(gè)小時(shí),溶液的濃度將控制剝離的納米結(jié)構(gòu)。在0.1 M溶液中我們將得到塊狀黑磷。0.3M溶液中我們將得到優(yōu)良的黑磷納米片。0.5M溶液中將得到黑磷納米片與黑磷量子點(diǎn)的復(fù)合物。而在1M溶液中我們將得到大量的黑磷量子點(diǎn)。剝離的機(jī)制可以理解為不同濃度的自由基數(shù)量將導(dǎo)致液相剝離中的三種不同力即正交垂直力,剪切力和破碎力的主導(dǎo)性改變,進(jìn)而影響最終的剝離產(chǎn)物。而在剝離出的各產(chǎn)物中我們著重選擇黑磷量子點(diǎn)的應(yīng)用作為探究方向,研究了黑磷量子點(diǎn)在癌癥光熱試劑和濕度傳感器上的應(yīng)用。最終我們得到了優(yōu)異的應(yīng)用結(jié)果。
[Abstract]:As a new high-performance two-dimensional material, black phosphorus has been paid more and more attention by scientists. How to efficiently produce high-quality black phosphorus is an academic difficulty until now. In this paper, we introduce an electrochemical stripping method, in which nanometer black phosphorus can be removed efficiently by intercalation reaction. In the process of experiments, we can peel off different black phosphorus nanostructures such as nanoparticles and quantum dots by choosing different concentration of solution. By controlling a single variable, the method of preparing different nano-forms of black phosphorus is not only highly efficient, but also has excellent product quality. Both nanochips and quantum dots have more electronic or medical applications. Therefore, this work has demonstrated an excellent preparation method for nano-scale black phosphorus. The voltage, solute and solvent in the experiment are the same. We obtain different nanostructures by controlling different concentrations to change a single variable. Organic solvents were used to avoid reactions between black phosphorus and water or air. According to the principle of surface tension, not all solvents are very effective in stripping black phosphorus. In order to improve the efficiency of intercalation reaction, we must also find suitable solute. After a series of experiments, we chose dimethyl amide and lithium chloride as solvent and solute respectively. This collocation gives us excellent peeling results. We use black phosphorus as anode and platinum as cathode. A platinum electrode clip is used to fix bulk black phosphorus at the anode to prevent impurities from being introduced. A 7 V voltage was applied for 30 minutes to infiltrate bulk black phosphorus, and then the voltage was increased to 10 V. This 10 V voltage will be maintained until the end of the reaction. The whole peeling process will last from 30 minutes to 1 hour, and the concentration of the solution will control the stripped nanostructures. In 0.1 M solution, we will get bulk black phosphorus. In 0.3M solution, we will get excellent black phosphorus nanoparticles. In 0.5M solution, we will get the complex of black phosphorus nanoparticles and black phosphorus quantum dots. In 1m solution, we will get a large number of black phosphorus quantum dots. The mechanism of peeling can be understood as that the number of free radicals at different concentrations will lead to the dominant changes of three different forces in liquid phase peeling, namely, orthogonal vertical force, shear force and breaking force, and then affect the final peeling product. The application of black phosphorus quantum dots in cancer photothermal reagents and humidity sensors was studied. Finally, we got excellent application results.
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ126.31;TB383.1

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本文編號(hào)：2072575