相较于第一性原理计算模拟锑烯的结构特性与性质研究,当前领域内对锑烯的研究仍然不够充分。从材料合成到物化性质研究以及应用探索仍然有很多点需要挖掘。材料合成制备方面存在的不足主要包括:大面积锑烯薄膜的制备仍然依赖于相对昂贵复杂的分子束外延系统,对应的基本物理性质研究仍然不够充分;另一方面规模化制备主要依赖经典的液相超声剥离法,原料利用率和终产物的总质量都很低,后续的应用研究较难开展。本论文以锑烯领域基础的制备研究为起点开展研究工作,并针对锑烯在透明导电薄膜和光限幅领域的应用进行有益尝试,具体的研究与探索分为以下三个部分:1.范德华外延制备微米级锑烯纳米片气相沉积外延系统在二维材料的大尺寸制备方面具有不可替代的优点,在成本、薄膜质量、大尺寸制备方面有着不错的平衡性。本小节对比蓝宝石、预氧化硅片和氟晶云母衬底锑外延效果后,选取氟晶云母进行范德华生长成功制备出少层的微米尺寸的锑烯纳米片,并通过拉曼光谱仪和高分辨透射电镜进一步确认产物为β相结构。观察不同生长阶段的沉积物形貌并结合范德华外延特征,提出锑蒸汽在云母表面吸附形核和迁移生长的外延机理。通过对比存放一个月前后产锑烯的拉曼光谱,原子力图片和能量色散谱数据,确认了锑烯具有良好的环境稳定性。基于厚度依赖的拉曼光谱总结Eg和A1g振动峰随厚度的变化规律,为锑烯的便捷表征奠定了良好基础。最后,利用少层锑烯的在400nm-700 nm可见光范围内具有良好的光学透过率、良好的导电性和氟晶云母柔韧性制备少层锑烯的透明导电薄膜样品。2.化学合成批量化制备自卷曲的锑烯纳米片组装体在二维材料的诸多研究领域中,如电催化,锂/钠电池和复合材料等,批量化得到二维纳米片都是不可或缺的前提。超声剥离法转化率低、溶剂毒性大和锑烯层间结合力过大的特点导致锑烯的大产量制备尚存提高空间。针对这些问题,本小节利用铝粉和三氯化锑水解产物在水/乙醇体系中进行自下而上的合成反应成功制备出锑烯。合成温度调控可以剧烈影响产物形貌,低温合成得到产物主要为锑的纳米颗粒和珊瑚状而更高的反应温度有利于纳米片的合成。进一步调整实验方案更可以轻松制备得到克级别的锑烯纳米片组装体且产物质量质量没有明显劣化,该方法可以有力保证高质量的三维锑烯纳米片组装体大量制备。3.锑烯的光限幅性能研究二维材料与激光的相互作用一直是重要的研究课题。第一性原理计算表明,宽带隙的单层锑烯在可见光波段光学吸收率极低,因而存在双光子吸收的可能。模拟计算和实验研究表明多层锑烯具有金属性性质,因此其与激光的相互作用则需要进一步研究。在这项研究中,首先对水热合成工艺下得到锑纳米结构做光学性质与表面性质研究。随后的开孔和闭孔Z扫描测试表明锑烯分散液存在良好的光限幅效应,可以被用作激光防护材料;同时,散射信号测试说明锑烯分散液对激光存在良好的非线性散射效果。开孔Z扫描曲线分峰拟合得到一个尖锐的谷和宽化的峰,这说明锑烯与激光之间存在饱和吸收效应,其起因可能与表面态氧化有关。