溶劑熱法一步合成二硒化鎢納米片

二硒化鎢(WSe2)作為主要的過渡金屬硒化物,是一種具有多種特殊性能的工程材料和功能材料。WSe2晶體具有類似MoS2的六方夾層狀結構,每一WSe2分子層為兩層Se原子層之間夾一層W原子層,W原子層與Se原子層之間以共價鍵連接,而鄰近 的WSe2層均以Se層隔開,間距較遠,作用力為弱的范德華力。

WSe2作為主要的過渡金屬 硒化物,耐高溫,分解溫度達850℃;耐酸堿和其他介質,穩定性好;具有良好的潤滑性能,WSe2還是抗磁性p型半導體材料,導帶低(1.16eV),是目前世界上導熱率最低的材料,系統的能量轉換效率高,因此這個新材,將在高溫固體潤滑、高效太陽能電池、新型儲能材料、高性能絕熱陶瓷材料以及下一代高性能電晶體等方面具有廣泛的應用前景。

溶劑熱法一步合成二硒化鎢納米片圖片

但是遺憾的是,二硒化鎢與石墨、MOS2具有天然礦物不同,WSe2只能通過人工合成的方法製備,由於合成二硒化鎢所用的可溶性硒鹽有毒,綠色合成方法單一,局限於W-Se的固相合成,現有的工藝普遍都需要在CVD管式爐中進行,設備昂貴,製備溫度高,對反應氣氛要求高,不利於大 規模工業化生產,因此,WSe2的應用也受到了很大限制。

為了克服現有製備工藝存在的缺陷,有學者研發出一種以廉價的硒粉作為硒源,鎢酸鈉作為鎢源,硼氫化鈉作為還原劑,有機溶劑為反應溶劑,通過溶劑熱法一步合成二硒化鎢納米片的合成工藝,其具體包括:

步驟1:將0.1513g的硼氫化鈉溶解於50mlN,N-二甲基甲醯胺中混合均勻,加入0.3632g 的硒粉攪拌至完全溶解,再加入0.6597g鎢酸鈉制得混合溶液;

步驟2:將步驟1所得的混合溶液轉移到聚四氟乙烯反應釜中,在溫度為200℃的條件下 反應48小時;

步驟3:待步驟2中反應釜的溫度自然冷卻至室溫後,通過抽濾收集黑色產物,並分別 用去離子水和乙醇對產物進行洗滌,冷凍乾燥24小時後得到二硒化鎢納米片。

與現有製備方法相比,採用一步合成法製備二硒化鎢,工藝簡單、原料綠色環保、成本低、反應條件溫和。所得二硒化鎢納米片具有很高的結晶品質,其尺度分佈均一且具有高的比表面積,納米片的厚度在10nm以下,可展望其在催化、儲能等領域有非常好的應用前景。

 

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