黑磷是一種新型的直接帶隙二維材料,其帶隙可從0.3eV(本體狀態)到1.5eV(單層)通過層數進行調節,因此能夠吸收從可見光到通訊用紅外線范圍波長的光,加之其較高的載流子遷移率(厚度為10nm時可高達1000cm2˙v-1˙s-1)和較高的通斷比(104),其在半導體領域、光電以及光熱等領域顯示出**的潛在優勢。
在實際應用中,黑磷需要被剝離成單層、少層或者多層黑磷(即磷烯)才能發揮其**的光電和光熱性能。目前,大多數研究報道都是基于二維黑磷納米片或者黑磷量子點,暫未見任何關于黑磷氣凝膠的研究報道。而二維黑磷納米片和黑磷量子點多以粉末或者溶液的形式存在,這導致這些黑磷材料在使用后將無法回收再利用。此外,二維黑磷納米片和黑磷量子點的穩定性問題依然是一個**重要的研究課題。然而,如果黑磷能夠形成三維結構,諸如凝膠/氣凝膠、海綿狀結構等,不僅能夠解決黑磷的穩定性問題,而且能夠充分發掘黑磷的潛在應用,諸如在染料敏化太陽能電池、鋰離子電池、鋁離子電池、水處理、半導體、光電、光熱、醫學等領域中的應用。因此,開發一種基于黑磷的氣凝膠顯得非常重要。
鑒于此,我們一方面提供了一種石墨烯/黑磷量子點/含磷離子液體復合氣凝膠,該復合氣凝膠具有高彈性、高回復性和高導電性,且具有****的穩定性,其豐富了黑磷的產品形式,拓展了黑磷的應用范圍。
提供了一種石墨烯/黑磷量子點/含磷離子液體復合氣凝膠,包括石墨烯三維骨架、以及負載在所述石墨烯三維骨架上的黑磷量子點和含磷離子液體,其中所述黑磷量子點被所述含磷離子液體包裹,所述石墨烯/黑磷量子點/含磷離子液體復合氣凝膠具有三維多孔網狀結構。
石墨烯/黑磷量子點/含磷離子液體復合氣凝膠的制備方法,包括以下步驟:
步驟(1)將含有黑磷量子點和含磷離子液體的溶液與氧化石墨烯水溶液、以及還原劑混合攪拌均勻,得到混合溶液;
步驟(2)將所述混合溶液在無氧條件下進行75-100℃水浴加熱,反應1-3小時,反應結束后,得到石墨烯/黑磷量子點/含磷離子液體復合濕凝膠;
步驟(3)將所述石墨烯/黑磷量子點/含磷離子液體復合濕凝膠依次采用親水性有機溶劑和去離子水除去多余的還原劑,然后進行冷凍干燥,得到石墨烯/黑磷量子點/含磷離子液體復合氣凝膠。
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