本发明属于二维材料制备，涉及液相剥离制备二维材料的方法，具体涉及一种离子液体和纳米纤维素插层剥离二维材料的方法。
背景技术：
1、二维材料作为一种新兴的纳米材料，其厚度仅为几个原子层，展示了独特的电子、光学和力学性质，因此在电子学、光电子学、能源存储和传感器技术等领域显示出巨大的应用潜力。随着对二维材料性质和应用潜力认识的深入，多种制备技术被开发出来，每种技术都有其独特的优点和限制。机械剥离法是最早用于制备石墨烯的方法之一，其原理是通过机械剥离或剥离带来从体材料中剥离单层或多层二维材料。这种方法的优点包括简单易行，不需要复杂的设备，并且可以获得高质量的材料。然而，机械剥离的过程不可控，导致产量低且容易引入杂质或缺陷，从而限制了其在大规模生产中的应用。化学气相沉积法是一种在金属基底上热解挥发性前驱体来生长二维材料薄膜的方法。相比于机械剥离，cvd法可以在大面积基底上均匀生长二维材料，并且具有高度可控性，可以调节材料的厚度和组成。然而，cvd需要高温和特定的气氛，设备成本高且对前驱体的选择和处理要求严格，易受杂质影响，限制了其在制备高质量二维材料中的应用。液相剥离法通过在溶剂中对体材料进行化学或物理剥离，获得单层或多层二维材料。相较于前两种方法，液相剥离的成本相对较低，适用于大规模生产，并且可以在更宽的条件下操作。然而，对溶剂的选择要求高，容易影响材料的质量和结构，同时剥离过程中可能引入杂质。二维材料的制备技术正在不断发展，并且随着对新材料性能需求的增加，其应用领域将进一步扩展。通过优化现有技术和探索新的制备方法，二维材料有望成为未来纳米科技和材料科学中的重要组成部分，推动技术的发展和应用的创新。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种离子液体和纳米纤维素插层剥离二维材料的方法，操作简便、产品质量更高。
2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
3、一种离子液体和纳米纤维素插层剥离二维材料的方法，包括以下步骤：
4、步骤一、将木质材料与氯化胆碱、乳酸、草酸和去离子水封装在密闭容器中并在200～250℃下加热搅拌30～40min，随后向混合溶液中加入蒸馏水、亚氯酸钠和乙酸进行漂白处理，对混合液进行过滤水洗后得到纳米纤维素；
5、其中，以重量份数计，木质材料用量为8～10份、氯化胆碱用量为40～50份、乳酸用量为20～30份、草酸的用量为10～20份、去离子水用量为10～20份、蒸馏水用量为400～500份、亚氯酸钠用量为10～15份、乙酸用量为5～10份；
6、步骤二、将纳米纤维素分散于去离子水中并加入离子液体，通过机械搅拌使混合物形成均匀的分散液，将该分散液转移至密闭容器中，使其在200～250℃下静置300～600min，得到备用分散液；
7、其中，以重量份数计，纳米纤维素用量为5～10份、去离子水200～300份、离子液体用量为10～20份；
8、步骤三、将块体层状晶体材料分散于步骤二获取的备用分散液中并对其进行匀浆处理，完成后转移至密闭容器中，使装有分散液的密闭容器依次在150～180℃下静置300～600min、200～240℃下静置300～600min，得到混合分散液；
9、其中，以重量份数计，块体层状晶体材料用量为5～10份、备用分散液用量为50～80份；
10、步骤四、将混合分散液分离到干净容器中并进行尖端超声震荡处理60～120min，随后静置20～24小时以得到富含薄层二维材料的上清液，对获得的上清液进行离心分离、干燥、研磨得到大尺寸薄层二维材料。
11、本发明还具有以下技术特征：
12、优选的，步骤一中所述的木质材料包括杨木粉、玉米秸秆粉末、把杉木粉末、樟子松木粉末、木质纤维素中的一种或多种材料的混合物。
13、优选的，步骤一中所述的漂白处理具体为使混合液在90～100℃下加热搅拌处理4～6小时。
14、优选的，步骤二所述的离子液体包括1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯化物、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐和1-乙基-3-甲基咪唑乙磺酸盐中的任意一种。
15、优选的，步骤三所述的块体层状晶体材料包括石墨、二硫化钼、二硒化钼、氮化硼、氟化石墨中的任意一种。
16、优选的，步骤四中所述的尖端超声震荡处理的功率为1000～1200w。
17、优选的，步骤四中所述的干燥为在60℃烘箱中烘干12小时。
18、本发明与现有技术相比，具有如下技术效果：
19、本发明所使用的原料价格价廉，所使用的天然木质原料具有绿色、环保、无污染的优点，通过改进的溶剂化处理手段能够快速实现木质材料的解构和纳米级纤维素的提取，并创造性地将离子液体(ils)分子接枝到纳米纤维素表面，并通过纳米纤维素网络对二维材料的限制作用，在水热环境下快速促进ils分子插入二维材料的层间，在实现二维材料均匀分散的同时极大促进了ils分子和纳米纤维素向其层间的嵌入和层间距的增加，这种插层剥离的方法不仅能够在很大程度上保留二维材料纳米片的晶体完整性，而且由于纤维素的保护机制，避免了溶剂处理过程对于二维材料结构的破坏，能够获取微米级大尺寸的二维材料纳米片；
20、本发明方法操作简便，耗时更短，产品质量更高，推展了纤维素辅助插层剥离技术的研发和应用。
1.一种离子液体和纳米纤维素插层剥离二维材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的离子液体和纳米纤维素插层剥离二维材料的方法，其特征在于，步骤一中所述的木质材料包括杨木粉、玉米秸秆粉末、把杉木粉末、樟子松木粉末、木质纤维素中的一种或多种材料的混合物。
3.如权利要求1所述的离子液体和纳米纤维素插层剥离二维材料的方法，其特征在于，步骤一中所述的漂白处理具体为使混合液在90～100℃下加热搅拌处理4～6小时。
4.如权利要求1所述的离子液体和纳米纤维素插层剥离二维材料的方法，其特征在于，步骤二所述的离子液体包括1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑氯化物、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐、1-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐和1-乙基-3-甲基咪唑乙磺酸盐中的任意一种。
5.如权利要求1所述的离子液体和纳米纤维素插层剥离二维材料的方法，其特征在于，步骤三所述的块体层状晶体材料包括石墨、二硫化钼、二硒化钼、氮化硼、氟化石墨中的任意一种。
6.如权利要求1所述的离子液体和纳米纤维素插层剥离二维材料的方法，其特征在于，步骤四中所述的尖端超声震荡处理的功率为1000～1200w。
7.如权利要求1所述的离子液体和纳米纤维素插层剥离二维材料的方法，其特征在于，步骤四中所述的干燥为在60℃烘箱中烘干12小时。
