二硫化铼或二硒化铼晶体的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112593291A(43)申请公布日2021.04.02(21)申请号202011321973.7(22)申请日2020.11.23(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人赵益彬万逸阚二军刘明岩曾华凌(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人刘海霞(51)Int.Cl.C30B29/46(2006.01)C30B25/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称二硫化铼或二硒化铼晶体的制备方法(57)摘要本发明公开了一种二硫化铼或二硒化铼晶体的制备方法。所述方法先将铼粉、硫粉或硒粉及碘传输剂超声混合均匀，并以丙烷或氢氧焰密封端口，然后置于双温区管式炉中预热，源区温度升高后进行正式反应，待生长完成后，先缓慢降温再自然降温，制得二硫化铼或二硒化铼晶体。本发明利用化学气相输运法，采用封闭系统，反应条件可控，合成稳定且重复性高，能够为机械剥离提供高质量的层状材料块状晶体。CN112593291ACN112593291A权利要求书1/1页1.二硫化铼或二硒化铼晶体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，装样：将铼粉、硫粉或硒粉按化学计量比1：2，及碘传输剂，装入石英安瓿管中，用封口胶密封，超声处理；步骤2，封装：将石英安瓿管真空度抽至10‑4Torr，以丙烷或氢氧焰密封端口；步骤3，反应物预热：将石英安瓿管水平放置到双温区管式炉中，将源区和生长区的温度分别加热至900℃和1000℃，并保持24h；步骤4，正式反应：将源区温度升至1060℃，同时保持生长区温度不变，在源区温度1060℃、生长区温度1000℃的温度梯度下生长；步骤5，降温：生长完成后，以缓慢速率等待源区和生长区温度分别降至900和840℃，最后自然降至室温，制得二硫化铼或二硒化铼晶体。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，使用的石英安瓿管内径为10mm，长度为20cm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，碘传输剂与药品总质量的比例为2：300～800。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，药品总质量为300mg～800mg，碘传输剂的质量为2mg。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，超声功率为28W，处理时间为15～30min。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，加热速率不超过200℃/h。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4中，源区升温过程中，升温速率为20～40℃/h。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4中，生长时间为2天至2周。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤5中，缓慢降温过程中，降温速率为4～20℃/h。2CN112593291A说明书1/3页二硫化铼或二硒化铼晶体的制备方法技术领域[0001]本发明属于二维过渡金属硫族化合物的制备领域，涉及一种二硫化铼或二硒化铼晶体的制备方法。背景技术[0002]近年来，以石墨烯的研究为契机，各类二维材料的合成制备、物性研究及其器件研发都蓬勃发展起来。以二维过渡金属硫族化合物为例，组分和结构的多样性，使其具备丰富的物理化学性质，电学性质涵盖绝缘体、半导体至金属，在传感器、电化学催化、光电器件等领域拥有广阔的应用前景。[0003]二维材料的高质量制备是开展物性研究以及器件构筑的前提与基础。目前二维材料制备方法主要包括“自上而下”的剥离法和“自下而上”的合成法。机械剥离是最早用于超薄二维材料制备的方法，人类历史上发现的第一种二维材料——石墨烯就是由机械剥离法制备得到的。对于元素丰度较高、化学性质稳定的材料，自然界通常存在天然的矿石，例如：辉钼矿的主要成分是二硫化钼，辉钨矿的主要成分是二硫化钨。但是，对于元素丰度较低、化学性质不太稳定的材料，就需要在实验室人工合成。[0004]以VIIB族铼基二硫化物ReX2(X＝S或者Se)为代表的各向异性过渡金属硫族化合物材料，通常形成具有低对称性的三斜晶系扭曲八面体结构。独特的晶格结构赋予了这一类材料许多特殊的性质，例如各向异性光学、电学性质，有望应用于构筑新型光电器件和逻辑电路。但是，由于铼源价态多变且挥发不可控、易于发生反对称生长得到形貌不规则的枝状结构、且易于发生垂直平面生长从而得到三维的厚层花瓣结构，这使得ReX2的生长行为比各向同性过渡金属硫族化合物材料(如二硫化钼、二硒化钨等)更为复杂，因此采用二维材料常见合成方法(如化学气相沉积法、物理气相沉积法等)来制备这类材料是较为困难的。传统意义上，化学气相输运技术，并不直接应用于制备二维材料，而是一种块体材料的合成方法，常用于单晶生长