黑磷是一种新型的直接带隙二维材料,其带隙可从0.3eV(本体状态)到1.5eV(单层)通过层数进行调节,因此能够吸收从可见光到通讯用红外线范围波长的光,加之其较高的载流子迁移率(厚度为10nm时可高达1000cm2˙v-1˙s-1)和较高的通断比(104),其在半导体领域、光电以及光热等领域显示出**的潜在优势。
在实际应用中,黑磷需要被剥离成单层、少层或者多层黑磷(即磷烯)才能发挥其**的光电和光热性能。目前,大多数研究报道都是基于二维黑磷纳米片或者黑磷量子点,暂未见任何关于黑磷气凝胶的研究报道。而二维黑磷纳米片和黑磷量子点多以粉末或者溶液的形式存在,这导致这些黑磷材料在使用后将无法回收再利用。此外,二维黑磷纳米片和黑磷量子点的稳定性问题依然是一个**重要的研究课题。然而,如果黑磷能够形成三维结构,诸如凝胶/气凝胶、海绵状结构等,不仅能够解决黑磷的稳定性问题,而且能够充分发掘黑磷的潜在应用,诸如在染料敏化太阳能电池、锂离子电池、铝离子电池、水处理、半导体、光电、光热、医学等领域中的应用。因此,开发一种基于黑磷的气凝胶显得非常重要。
鉴于此,我们一方面提供了一种石墨烯/黑磷量子点/含磷离子液体复合气凝胶,该复合气凝胶具有高弹性、高回复性和高导电性,且具有****的稳定性,其丰富了黑磷的产品形式,拓展了黑磷的应用范围。
提供了一种石墨烯/黑磷量子点/含磷离子液体复合气凝胶,包括石墨烯三维骨架、以及负载在所述石墨烯三维骨架上的黑磷量子点和含磷离子液体,其中所述黑磷量子点被所述含磷离子液体包裹,所述石墨烯/黑磷量子点/含磷离子液体复合气凝胶具有三维多孔网状结构。
石墨烯/黑磷量子点/含磷离子液体复合气凝胶的制备方法,包括以下步骤:
步骤(1)将含有黑磷量子点和含磷离子液体的溶液与氧化石墨烯水溶液、以及还原剂混合搅拌均匀,得到混合溶液;
步骤(2)将所述混合溶液在无氧条件下进行75-100℃水浴加热,反应1-3小时,反应结束后,得到石墨烯/黑磷量子点/含磷离子液体复合湿凝胶;
步骤(3)将所述石墨烯/黑磷量子点/含磷离子液体复合湿凝胶依次采用亲水性有机溶剂和去离子水除去多余的还原剂,然后进行冷冻干燥,得到石墨烯/黑磷量子点/含磷离子液体复合气凝胶。
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