二维纳米材料的制备

0 引言

在二维材料如石墨烯、氮化硼和过渡金属硫化物等制备方法体系上已经日渐成熟，常用的方法有自上而下的微机械剥离和液相剥离法、自下而上的化学气相沉积、物理气相沉积和分子数外延等。1 自上而下制备方法1.1 微机械剥离法

用胶带从块状样品上粘下一片并重复剥离的方法称为微机械剥离法。例如石墨烯，能够使用微机械剥离的方法从高定向热解石墨上剥离得到。用此方法制备的样品表面干净，样品品质高，适合用于材料特性和器件等方面的基础

研究[1]

。不过，获得样品效率比较低，且制备的样品尺寸小，无法控制样品层厚度，在大规模产业化研究上存在着很大的局限性。1.2 液相剥离法

液相剥离法是能大量获得样品的一种方法，主要通过液相分散介质分散晶体粉末，其使用超声、离心等手段提供外部作用力，获得原子薄层厚度的样品。同样这种措施也存在弊端，采用此方法获得的样品层数分布不均匀，样品品质和尺寸较差，一般情况用此方法进行化学改性方面的研究。

相较于液相剥离法，离子插层法是另一种基于液相剥离的办法，1970年Morrison等最早用离子插层来完成样品的剥离[2]。

3种离子插层法完成剥离的情况如图1所示。

图1 a.液相剥离的二维材料分散液；b.不同溶液的光吸收谱；c.分散液薄膜涂层

2 自下而上制备方法

2.1 化学气相沉积

化学气相沉积法是制备高质量半导体薄膜晶体的常见方法，原理是利用反应物之间的氧化还原，生成固态沉淀物形成薄膜。2009年Ruffo团队以铜箔为衬底，甲烷为碳源，得到大面积石墨烯薄膜[4]，如图2所示。

图2 铜箔上生长的石墨烯扫描电子显微镜图（a）和晶界图（b）；

（c）转移至氧化硅基地上的石墨烯样品；（d）转移至透明玻璃基底上的石墨烯样品

在化学气相沉积过程中，温度、气压及气流大小都会影响最终成膜质量，可以通过改变这些参数控制成膜状况。Sina团队利用化学气相沉积得到不同形貌二硫化钼并通过特制的模板得到了不同图案的二硫化钼薄膜。通过控制沉积条件，在绝缘基底上得到了二硫化钼二硫化钨异质节和平面间的二硒化钨二硒化钼异质节[5]，如图3所示。

图3 （a-h）WS 2/MoS 2异质节示意、样品光镜和扫描电镜；

（i）CVD异质节生长实验示意

作者简介：王贝贝（1993— ），男，山东章丘人，研究生。

二维纳米材料的制备

王贝贝，张珍军

（聊城大学，山东 聊城 252000）

摘 要：近年来，二维材料如石墨、六方氮化硼和二硫化钼，由于他们独特的电子和结构特性，受到了国内外科学家的广泛

关注，尤其是作为可饱和吸收体，在产生超短脉冲的应用上起到了至关重要的作用。文章归纳总结了二维纳米材料的几种制备方法。关键词：二维材料；自上而下法；自下而上法（下转第64页）

Research on optimization and improvement of pulverized

coal burner of three nozzle dry pulverized coal gasifier

Tang Gaorong

（Yankuang Guizhou Kaiyang Chemical Co., Ltd., Kaiyang 550300, China ）

Abstract：

Aiming at the yankuang Guizhou Kaiyang Chemical Co., three nozzle dry pulverized coal gasification furnace pulverized coal burner in the problems in operation, through technical research, put forward the improvement scheme and specific improvement measures. After the implementation, operation status and burner gasifier can be significantly improved, operation period can be prolonged, and achieved remarkable economic and social benefit.

Key words: three nozzle dry pulverized coal gasifier; pulverized coal burner; optimization and improvement; benefit analysis

上述各项数据与结果表明，优化改进后，各项主要工艺

指标运行平稳，气化炉运行状况良好，碳转化率得以提高，灰渣可燃物大大降低，提高了有效气成分百分比，提高了气化炉的有效运行时间，奠定了气化炉安全稳定长周期经济运行的基础，该研究与应用项目取得了成功。3 效益分析3.1 经济效益

三喷嘴干煤粉气化炉煤粉烧嘴优化改进以来，气化装置运行稳定，经济效益明显。改造实施前后一年同比实现合成氨增产3.2万吨，液氨价格按2 000元/吨计，年创效3.2*2 000=6 400万元。3.2 社会效益

作为国内首套以“三高煤”为单一入炉煤种的三喷嘴干

煤粉气化技术，应用于贵州开阳化工年产50万吨合成氨项

目，通过在煤粉烧嘴结构创新方面作出了一些尝试，在生产中取得较为良好的效果。三喷嘴干煤粉气化技术的成功运用以及对相应设备技术的后续改造优化升级，为三高煤提供了一种高效成熟的清洁利用技术，对于贵州、山西等省份存在的劣质三高煤就地转化，提供了强力的技术支持。

[参考文献]

[1]周俊虎，匡建平，周志军，等.粉煤气化炉冷态和热态流场分布特性的数值模拟[J].中国电机工程学报，2007（20）：30-35.

[2]徐越，吴一宁，危师让.基于ASPEN PLUS 平台的干煤粉加压气流床气化性能模拟[J].西安交通大学学报，2003，37（7）：692-694

2.2 物理气相沉积

物理气相沉积不需要经历氧化还原过程，只是经过蒸发沉积等物理过程，这是与化学气相沉积法最大的区别。物理气相沉积法适合于升华温度较低的过渡金属硫化物、金属等材料。按照不同过渡金属硫化物材料升华温度的差异，中国科学院纳米研究所谢黎明课题组将二硫化钼和二硒化钼放置在不同温度之间，同时得到适合升华速率的气体，同样在低温区的绝缘基底上沉积得到单层样品。3 结语

二维材料多方面的优异特性决定了其广阔的应用前景，在制备纳米材料的方法和制作工艺上，研究者也在不断地进行创新和完善，旨在推进二维纳米材料在各个领域中更加广泛的应用。

[参考文献]

[1]L EE CH ，LEE GH ，VAN D ，et al. Atomically thin P-N junictions with van der waals heterointerfaces[J].Nature Nanotechnology ，2014（9）：676-681.[2] P Y MA ，HEARING R R.Structural destabilization induced by lithium intercalation in MoS 2 and related compounds[J].Canadian Journal of Physics ，1983（1）：76-84.[3] S MITH RJ ，KING PJ ，LOTYA M. Large-Scale Exfoliation of inorganic Layered Compounds in Aqueous Surfactant Solutions[J].Advanced Materials ，2011（34）：3944-3948.[4] L I X ，CAI W ，AN J ，et al. Ruoff rge-area synthesis of high-quality and uniform graphene films on copper foils[J].Science ，2009（5932）：1312-1314.[5] H UANG C, WU S ，SANCHEZ A ，et al. Lateral heterojunctions within monolayer MoSe 2-WSe 2 semiconductors[J].Nature Materials ，2014（12）：1096-1101.

Research on preparation of two-dimensional nanomaterials

Wang Beibei, Zhang Zhenjun

（Liaocheng University, Liaocheng 252000, China ）

Abstract：

In recent years, two-dimensional materials such as graphite, hexagonal boron nitride and molybdenum disulfide have attracted much attention from scientists both at home and abroad due to their unique electronic and structural properties. Especially as a saturable absorber, plays an important role in the application of ultrashort pulses. Several methods of preparation of two-dimensional nanomaterials are summarized.

Key words：

two-dimensional material; top-down method; bottom-up method （上接第12页）