一种二硫化钼纳米管的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种二硫化钼纳米管的制备方法，其特征在于：以纤维状碳纳米材料为模板，制得均质的二硫化钼包覆的C-MoS2同轴纳米管；然后在流动的CO2气氛下高温煅烧所述均质的二硫化钼包覆的C-MoS2同轴纳米管，以去除碳组分，即得二硫化钼纳米管。本发明专利技术所获得的二硫化钼纳米管的壁厚可以通过改变C-MoS2同轴纳米管中MoS2包覆层厚度来控制，且本发明专利技术在纤维状碳纳米材料表面突起或者急速弯曲的地方，二硫化钼包覆会出现缺口或断口，由此制备的二硫化钼纳米管也会出现相应的结构缺陷，这些缺陷可以增加纳米管表面的边缘活性位，使其具有更加优异的光电和催化性能。

【技术实现步骤摘要】
一、
本专利技术涉及一种二硫化钥纳米管的制备方法。 二、
技术介绍
二硫化钥是类石墨烯的层状化合物，它的结构单元由三层原子组成，即每个Mo(IV)原子处于三角棱柱的中心，并与六个硫原子配位，硫原子层以共价键结合分布在Mo原子层的两边，形成类似于三明治的层状结构。独特的层状结构使其可以形成许多新奇的纳米结构，如层间微弱的范德华力使其很容易被剥离成单分散的多层甚至单层纳米片，这些纳米片的内部和边缘的原子键价是不同的，内部的原子是饱和的，而边缘的原子是不饱和的，形成悬空键，即边缘活性位，另外，薄层二硫化钥也很柔，很容易弯曲，因此很容易受外界环境的影响，使其边缘活性位相互交联而形成稳定且具有富勒烯结构的纳米颗粒或者纳米管。 在各种结构中，MoS2纳米管因其潜在的应用已逐步受到学者的关注，氧化铝模板法可以制备 MoS2 纳米管的阵列，(Dongbo Yu, et al., Materials Research Bulletin46(2011) 1504-1509)但收益率太小，难以大规模的推广应用。前驱体纳米线的转化法(Sifei Zhuo, et al., Angewandte Chemie Internat1nal Edit1n 125 (2013)8764-8768)和 C6tl 催化法(Maja Remskar et al., Science 292 (2001) 479-481)也可制备二硫化钥纳米管，然而，这些方法并不适合制备弯曲的纳米管，且纳米管的壁厚也很难控制。因此，需要开发一种简单环保的方法以大规模地制备结构可控的二硫化钥纳米管。 三、
技术实现思路
本专利技术是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种二硫化钥纳米管的制备方法，所要克服的技术难题是在流动的CO2气氛下高温煅烧去除C-MoS2同轴纳米管中的碳组分，获得二硫化钥纳米管 本专利技术解决技术问题，采用如下技术方案: 本专利技术二硫化钥纳米管的制备方法，其特点在于:以纤维状碳纳米材料为模板，制得均质的二硫化钥包覆的C-MoS2同轴纳米管；然后在流动的CO2气氛下高温煅烧所述均质的二硫化钥包覆的C-MoS2同轴纳米管，以去除碳组分，即得二硫化钥纳米管； 所述的CO2 的纯度为 80-100%，流速为 1-lOOOOmL/min ； 所述的高温煅烧的煅烧温度为600°C?1500°C，煅烧时间为Ih?96h。 本专利技术二硫化钥纳米管的制备方法，其特点也在于:所述的纤维状碳纳米材料为碳纳米管、纳米碳纤维、碳纳米线、含碳高分子纳米线或含碳高分子纳米管。 所述二硫化钥纳米管的壁厚可以通过改变C-MoS2同轴纳米管中MoS2包覆层厚度来控制。 本专利技术原料中均质的二硫化钥包覆的C-MoS2同轴纳米管制备方法为: 将钥酸盐(钥酸铵或钥酸钠)溶解于蒸馏水中，加入硫化物(硫化钠或硫化铵)和质量浓度28-30%的氨水在50-90°C下反应2小时，反应结束后于2_10°C静置结晶48小时，过滤并常温干燥，得到四硫代钥酸铵晶体。聚乙二醇(PEG400)和四硫代钥酸铵被溶解在蒸馏水中，再加入纤维状碳纳米材料，超声分散lh，经离心、洗涤和60°C干燥后，850°C氢气气氛下煅烧2h后即得到均质的二硫化钥包覆的C-MoS2同轴纳米管。 本专利技术具体制备步骤如下: 1、四硫代钥酸铵的制备:将钥酸盐溶解于水中，加入硫化物和质量浓度28-30%的氨水在50-90°C下反应2小时，反应结束后于2-10°C静置结晶48小时，过滤，常温干燥，得到四硫代钥酸铵晶体；(制备方法见专利申请200410039454.6) 2、均质的二硫化钥包覆的C-MoS2同轴纳米管的制备:聚乙二醇(PEG400)和四硫代钥酸铵被溶解在蒸馏水中，再加入纤维状碳纳米材料，超声分散lh，经离心、洗涤后和60°C干燥后，850°C氢气气氛下煅烧2h后即得到均质的二硫化钥包覆的C-MoS2同轴纳米管。(制备方法见:Liu Wenhong et al., Electrochimica Acta 144 (2014) 119 - 126) 3、MoS2纳米管的制备:将均质的二硫化钥包覆的C-MoS2同轴纳米管放入管式炉，在二氧化碳气氛中高温煅烧该复合物以去除碳模板，即得到MoS2纳米管。MoS2纳米管的管壁厚度可以通过改变MoS2包覆层厚度来控制。 与现有技术相比，本专利技术优点在于: 1、本专利技术是通过在二氧化碳气氛下高温煅烧二硫化钥包覆的C-MoS2同轴纳米管，从而获得二硫化钥纳米管，该方法绿色环保，可以避免废水的产生，也避免了繁琐后处理过程; 2、本专利技术在研究中发现，在纤维状碳纳米材料表面突起或者弯曲的地方，二硫化钥包覆会出现缺陷，由此形成的二硫化钥纳米管也会有许多结构缺陷，这些缺陷使其形成更多边缘活性位，具有潜在的光电和催化性能； 3、本专利技术所制备的二硫化钥纳米管的壁厚可以通过改变MoS2包覆层的厚度来控制，制备方法灵活多变。 四、【附图说明】 图1为本专利技术实施例1所得二硫化钥纳米管的TEM图； 图2是本专利技术实施例1所得二硫化钥纳米管的不同类型缺口处的HRTEM图，其中(a)为完全缺口，(b)为不完全缺口 ； 图3是本专利技术实施例1所得二硫化钥纳米管的XRD图； 图4是本专利技术实施例2和实施例3所得不同壁厚的二硫化钥纳米管的HRTEM图，其中(a)为实施例2所得管壁厚度约5nm的纳米管；(b)为实施例3所得管壁厚度约18nm的纳米管。 五、【具体实施方式】 实施例1: 本实施例按如下步骤制备二硫化钥纳米管: 将5g钥酸铵溶解于蒸馏水中，加入40mL硫化铵溶液和20mL质量浓度28_29 %的氨水，在60-70°C下反应2小时，反应结束后于2-10°C静置结晶48小时，过滤并常温干燥，得到四硫代钥酸铵晶体； 将3g四硫代钥酸铵晶体和2mL聚乙二醇依次溶解于50mL蒸馏水中得到混合液，然后加入0.5g碳纳米管，超声分散I小时后离心，依次用蒸馏水和无水乙醇洗涤并于60°C干燥，然后在氢气保护下于850°C煅烧2小时，冷却至室温后得到均质的二硫化钥包覆的C-MoS2同轴纳米管。 将2g均质的二硫化钥包覆的C-MoS2同轴纳米管放入管式炉中，在流速为60mL/min的二氧化碳气氛中，850°C煅烧20h，即得到MoS2纳米管。 本实施例所制备的MoS2纳米管的TEM和HRTEM图分别如图1和图2所示，从图中可以看出，纳米管是弯曲的，且存在两种不同的缺口。所制备的MoS2纳米管的XRD如图3所示，可见，该纳米管是2H型二硫化钥。 实施例2: 本实施例按如下步骤制备二硫化钥纳米管: 将5g钥酸铵溶解于蒸馏水中，加入40mL硫化铵溶液和20mL质量浓度28_29 %的氨水，在60-70°C下反应2小时，反应结束后于2-10°C静置结晶48小时，过滤并常温干燥，得到四硫代钥酸铵晶体； 将0.5g四硫代钥酸铵晶体和2mL聚乙二醇依次溶解于50mL水中得到混合液,然后加入0.5g纳米碳纤维，超声分散I小时后离心，依次用蒸馏水和无水乙醇洗涤并于60°C干燥，然后在氢气保护下于850°C煅烧2小时，冷却至室温后得到均质的二硫化钥包覆的C-MoS2同轴纳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二硫化钼纳米管的制备方法，其特征在于：以纤维状碳纳米材料为模板，制得均质的二硫化钼包覆的C‑MoS2同轴纳米管；然后在流动的CO2气氛下高温煅烧所述均质的二硫化钼包覆的C‑MoS2同轴纳米管，以去除碳组分，即得二硫化钼纳米管；所述CO2的纯度为80‑100％，流速为1‑10000mL/min；所述高温煅烧的煅烧温度为600℃～1500℃，煅烧时间为1h～96h。

【技术特征摘要】
1.一种二硫化钥纳米管的制备方法，其特征在于:以纤维状碳纳米材料为模板，制得均质的二硫化钥包覆的c-MoS2同轴纳米管；然后在流动的co2气氛下高温煅烧所述均质的二硫化钥包覆的C-MoS2同轴纳米管，以去除碳组分，即得二硫化钥纳米管； 所述C02的纯度为80-100%，流速为1-lOOOOmL/min ； 所述高温煅烧的...

【专利技术属性】
技术研发人员：凤仪，刘文宏，钱刚，苗世顶，豆亚坤，黄晓晨，丁冬冬，汤海，张学斌，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34