(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211112835.7 (22)申请日 2022.09.14 (71)申请人 浙江纳美新材 料股份有限公司 地址 313300 浙江省湖州市安吉县皈山乡 孝源村北山工业园 (72)发明人 郭杰　何贵平　赵磊　 (74)专利代理 机构 浙江千克知识产权代理有限 公司 33246 专利代理师 葛天祥 (51)Int.Cl. C09K 11/70(2006.01) C09K 11/02(2006.01) B82Y 20/00(2011.01) B82Y 40/00(2011.01) (54)发明名称 一种黑磷量子点水性分散体及其制备方法 和应用 (57)摘要 本发明涉及黑磷复合材料领域， 尤其涉及一 种黑磷量子点水性分散体及其制备方法和应用， 所述分散体， 包括黑磷包覆 体、 抗氧化剂以及水； 其中， 所述黑磷包覆体包括黑磷以及通过静电力 包覆在黑磷表 面的第一包覆 体； 所述黑磷与第一 包覆体之间通过范德华力填充有第二包覆体； 所 述第二包覆体为具有多羟基结构的水溶性聚合 物。 本发明所提供的黑磷量子点水性分散体， 通 过静电力将阴离子型的第一包覆体包覆在黑磷 量子点表面， 提高了其抗氧化能力， 并用具有多 羟基结构的水溶性聚合物通过范德华力填充在 黑磷量子点与分散剂间的空隙中， 使黑磷量子点 能够在水中稳定分散， 在储能、 气体传感器、 生物 医药、 光电子 器件等领域有着很好的应用前 景。 权利要求书1页 说明书11页 CN 115466618 A 2022.12.13 CN 115466618 A 1.一种黑磷量子点水性分散体， 其特 征在于， 包括黑磷包覆体、 抗氧化剂以及水； 其中， 所述黑磷包覆体包括 黑磷以及通过静电力包覆在黑磷表面的第一包覆体； 所述黑磷与第一包覆体之间通过 范德华力填充 有第二包覆体； 所述第二包覆体为具有 多羟基结构的水 溶性聚合物。 2.根据权利要求1所述的一种黑磷量子点水性分散体， 其特 征在于， 其由以下重量份的原料构成： 3.根据权利要求1或2所述的一种黑磷量子点水性分散体， 其特 征在于， 所述第一包覆体为有机羧 酸盐或者有机 磺酸盐。 4.根据权利要求3所述的一种黑磷量子点水性分散体， 其特 征在于， 所述第一包覆体包括萘磺酸盐、 萘磺酸甲醛缩合物、 木质素磺酸盐、 烷基苯磺酸盐、 羧 甲基纤维素、 聚羧 酸盐、 聚丙烯酸盐、 苯乙烯磺酸钠 ‑丙烯酸酯共聚物中的一种或多种。 5.根据权利要求1或2所述的一种黑磷量子点水性分散体， 其特 征在于， 所述第二包覆体为聚乙二醇或聚乙二醇衍 生物中的一种或多种。 6.根据权利要求1或2所述的一种黑磷量子点水性分散体， 其特 征在于， 所述抗氧化剂为茶多酚、 植 酸、 抗坏血酸、 单宁酸中的一种或多种。 7.根据权利要求1或2所述的一种黑磷量子点水性分散体， 其特 征在于， 所述黑磷为黑磷量子点。 8.一种制备如权利要求1～6中任意一项所述黑磷量子点水性分散体的方法， 其特征在 于， 包括以下步骤： (1)预分散： 将黑磷置于去离子水中， 依次经过搅拌分散以及超声分散， 制得黑磷水溶 液； (2)分散： 将第一包覆体、 第二包覆体、 抗氧化剂和去离子水置于黑磷水溶液中， 搅拌分 散， 混合均匀后得到预分散体； (3)均质： 将步骤(2)得到的预分散体置 于高压均质机中均质， 得到黑磷水性分散体。 9.根据权利要求8所述的制备 方法， 其特 征在于， 所述步骤(1)中搅拌分散时转速为100～500rpm， 搅拌分散时间为10～60min， 超声分散 时间为5‑30min； 所述步骤(2)中搅拌分散转速为10 0～1000rpm， 搅拌分散时间为2 ‑10h； 所述步骤(3)中 高压均质机的压力设定为20 0‑900bar， 流量100‑500L/h， 均质5‑10h。 10.如权利要求1～7中任意一项所述黑磷量子点水性分散体在储能、 气体传感器、 生物 医药、 光电子器件领域中的应用。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115466618 A 2一种黑磷量子点 水性分散体及其制备方 法和应用 技术领域 [0001]本发明涉及 黑磷复合材料领域， 尤其涉及 一种黑磷量子点水性分散体及其制备方 法和应用。 背景技术 [0002]作为零带隙石墨烯和宽带隙过渡金属硫化物的中间材料， 纳米黑磷兼具有优异的 载流子迁移率(室温测量值～1000cm2V‑1s‑1， 约为MoS2的10‑50倍)、 好的各向异性、 高开关 比、 连续可调的直接带隙(带隙范围0.3～1.8eV)和褶型表面结构， 在储能、 高速晶体管器 件、 超灵敏传感器、 生物成像与治疗等领域具有广阔的应用前 景。 [0003]黑磷复合材料的宏观光学、 电学和力学性质 与其纳米尺寸和堆积方式直接相关。 但黑磷在空气中极易被氧化， 分散稳定性差， 需要 特殊的惰性气氛保护， 而且现有研究中对 黑磷的分散大多使用有机溶剂， 这在一定程度上额外增加了实际应用的制备难度和加工成 本， 限制了其应用。 [0004]因此， 开发一种稳定且在水溶液中分散性好的黑磷材料是推广黑磷应用的首要前 提。 发明内容 [0005]本发明是为了克服现有技术中的黑磷材料极易被氧化， 分散稳定性差 的缺陷， 提 供了一种黑磷量子点水性分散体及其制备 方法和应用以克服上述 缺陷。 [0006]为实现上述发明目的， 本发明通过以下技 术方案实现： 本发明第一方面， 提供了一种黑磷量子点水性分散体， 包括黑磷包覆体、 抗氧化剂以及水； 其中， 所述黑磷包覆体包括 黑磷以及通过静电力包覆在黑磷表面的第一包覆体； 所述黑磷与第一包覆体之间通过 范德华力填充 有第二包覆体； 所述第二包覆体中具有 多羟基结构的水 溶性聚合物。 [0007]传统的黑磷材料在制备过程中通常是采用将其直接使用， 虽然黑磷材料是磷元素 的同素异形体中是最稳定的， 但是其仍然容易被氧化。 同时， 由于黑磷是通过弱的范德华力 由褶皱的磷层堆叠而成， 因此由于分子层 间的范德华力的存在， 从而导致黑磷材料在分散 至水溶液中后会逐渐吸附， 因此黑磷的水性分散体往 往会存在不易分散的问题。 [0008]本发明中的黑磷量子点水性分散体， 相较于传统的黑磷材料而言， 其在黑磷的外 表面分别包覆有第一包覆体， 由于第一包覆体是通过静电力与黑磷结合， 因此在将黑磷研 磨分散过后， 小尺寸的黑磷即可被第一包覆体所包被， 由于第一包覆体与黑磷材料之间是 通过静电力吸附， 因此当包覆有第一包覆体的黑磷在分散至水溶液之后， 由于第一包覆体 上带有电荷， 而由于相邻的包覆有第一包覆体的黑磷表面所携带 的电荷的种类相同， 因此 使得包覆有第一包覆体的黑磷之间会存在一定的排斥作用， 从而能够防止黑磷出现聚集， 使得黑磷能够在水溶液中有效分散。 同时， 在 包覆有第一包覆体之后， 第一包覆体能够有效说　明　书 1/11 页 3 CN 115466618 A 3