本發(fā)明涉及二維材料合成，更具體地說，它涉及二維電子化合物bacu單晶的合成方法。

背景技術(shù)：

1、二維電子化合物是一類特殊的離子化合物，其中電子扮演著陰離子的角色，具有二維平面結(jié)構(gòu)和獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)。通常具有層狀結(jié)構(gòu)，原子在二維平面內(nèi)呈周期性排列，層與層之間通過較弱的范德華力等相互作用結(jié)合。如層狀bacu電子化合物，相鄰的cu離子通過s-d軌道雜化形成平面蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)。二維電子化合物作為一類特殊的二維材料，因其層間多余電子富集且不被陽離子束縛，展現(xiàn)出如顯著量子效應(yīng)、低功函數(shù)、高遷移率等新奇特性，在催化、光電器件等領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用潛力。

2、然而，目前針對此類材料的高效合成方法仍有待進(jìn)一步研究與開發(fā)?，F(xiàn)有的一些合成技術(shù)可能存在工藝復(fù)雜、成本較高、產(chǎn)物純度和結(jié)晶質(zhì)量難以保證等問題，限制了二維電子化合物bacu的大規(guī)模制備和實(shí)際應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種二維電子化合物bacu單晶的合成方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，實(shí)現(xiàn)bacu單晶的高效、高質(zhì)量合成。

2、本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：二維電子化合物bacu單晶的合成方法，包括以下步驟：

3、s1:按照ba和cu單質(zhì)元素比2:1稱量配比；

4、s2:將稱好質(zhì)量的ba和cu裝入鈦坩堝中，再將鈦坩堝裝進(jìn)一端封口的石英管中，用打孔氧化鋁墊片覆蓋坩堝口，并在上方倒扣一個(gè)氧化鋁坩堝，該操作在手套箱中進(jìn)行；

5、s3:將裝好樣的石英管抽真空，用高純氬氣反復(fù)清洗三次，最后在壓強(qiáng)為4.5-5.0pa以下將石英管熔斷密封；

6、s4:熔斷后的石英管口朝上放進(jìn)馬弗爐中，7小時(shí)升溫至600-700攝氏度，保溫5個(gè)小時(shí)；

7、s5:馬弗爐中溫度以1-2攝氏度每小時(shí)速率緩慢降溫至450-550攝氏度；

8、s6:降至合適溫度時(shí)取出高溫石英管，迅速倒置放入離心機(jī)，高速離心去除多余助熔劑；

9、s7:等待石英管自然冷卻至室溫后，轉(zhuǎn)移至手套箱中砸開，得到bacu單晶。

10、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述步驟s3中，在壓強(qiáng)為5.0pa以下將石英管熔斷密封。

11、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述步驟s4中，馬弗爐中溫度7小時(shí)升溫至650攝氏度，保溫5個(gè)小時(shí)。

12、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述步驟s5中，馬弗爐中溫度以1.5攝氏度每小時(shí)速率緩慢降溫至490攝氏度。

13、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述步驟s6中，馬弗爐中溫度降至490攝氏度時(shí)取出高溫石英管，迅速倒置放入離心機(jī)，高速離心去除多余助熔劑。

14、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述離心機(jī)的離心轉(zhuǎn)速為1600r/min，離心時(shí)間為1min，以確保有效去除多余助熔劑。

15、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述ba和cu單質(zhì)的純度均不低于99.9％。

16、本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述手套箱內(nèi)的氧氣含量低于0.01ppm，水分含量低于0.01ppm，以保證操作環(huán)境的無氧、無水條件。

17、綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：通過本發(fā)明的技術(shù)方案得到的高質(zhì)量bacu單晶，bacu單晶尺寸約1cm，是具有金屬光澤的層狀晶體，可以用膠帶輕松撕開表面，單晶對空氣十分敏感，剛撕開的表面在空氣中瞬間失去光澤變成黑色，在手套箱中可以保持?jǐn)?shù)分鐘光澤。具有晶格缺陷少、金屬性好、遷移率遷移率高等優(yōu)點(diǎn)，該材料在催化、電子器件等領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.二維電子化合物bacu單晶的合成方法，其特征是，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維電子化合物bacu單晶的合成方法，其特征是，所述步驟s3中，在壓強(qiáng)為5.0pa以下將石英管熔斷密封。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維電子化合物bacu單晶的合成方法，其特征是，所述步驟s4中，馬弗爐中溫度7小時(shí)升溫至650攝氏度，保溫5個(gè)小時(shí)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維電子化合物bacu單晶的合成方法，其特征是，所述步驟s5中，馬弗爐中溫度以1.5攝氏度每小時(shí)速率緩慢降溫至490攝氏度。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二維電子化合物bacu單晶的合成方法，其特征是，所述步驟s6中，馬弗爐中溫度降至490攝氏度時(shí)取出高溫石英管，迅速倒置放入離心機(jī)，高速離心去除多余助熔劑。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的二維電子化合物bacu單晶的合成方法，其特征是，所述離心機(jī)的離心轉(zhuǎn)速為1600r/min，離心時(shí)間為1min，以確保有效去除多余助熔劑。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維電子化合物bacu單晶的合成方法，其特征是，所述ba和cu單質(zhì)的純度均不低于99.9％。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二維電子化合物bacu單晶的合成方法，其特征是，所述手套箱內(nèi)的氧氣含量低于0.01ppm，水分含量低于0.01ppm，以保證操作環(huán)境的無氧、無水條件。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了二維電子化合物BaCu單晶的合成方法，涉及二維材料合成技術(shù)領(lǐng)域。包括以下步驟：按照Ba和Cu單質(zhì)元素比2:1稱量配比；將稱好質(zhì)量的Ba和Cu裝入鈦坩堝中，將鈦坩堝裝進(jìn)一端封口的石英管中，用打孔氧化鋁墊片覆蓋坩堝口，在上方倒扣一個(gè)氧化鋁坩堝；將裝好樣的石英管抽真空，用高純氬氣反復(fù)清洗，將石英管熔斷密封；熔斷后的石英管放進(jìn)馬弗爐中；馬弗爐中溫度緩慢降溫，取出高溫石英管，迅速倒置放入離心機(jī)，高速離心去除多余助熔劑；等待石英管自然冷卻至室溫后，轉(zhuǎn)移至手套箱中砸開，得到BaCu單晶。通過本發(fā)明的技術(shù)方案得到的高質(zhì)量BaCu單晶具有晶格缺陷少、金屬性好、遷移率遷移率高等優(yōu)點(diǎn)，該材料在催化、電子器件等領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：陳正
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南省科學(xué)院量子材料與物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15