一种制备不同晶型二硫化钼的方法
阅读说明：本技术 一种制备不同晶型二硫化钼的方法 (Method for preparing molybdenum disulfide with different crystal forms ) 是由 彭润玲 杜航 郭俊德 杨卓宇 肖明春 翟浩楠 曹蔚 于 2021-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及无机纳米粉体技术领域,具体涉及一种制备不同晶型纳米二硫化钼的制备方法。为克服现有技术存在的纳米二硫化钼晶型调控难和存在团聚现象的问题.本发明采用的方法步骤为:步骤1：首先制备二硫化钼前驱体溶液,将0.4-1.5g钼源和0.3-2.3g硫源加入到50ml去离子水中,搅拌得到分散均匀的透明溶液；步骤2：将上述透明溶液置于内衬为聚四氟乙烯的高压反应釜中进行反应；步骤3：停止反应后,待体系自动降温到室温,打开高压反应釜,将反应混合液倒入离心管中,离心,水洗,过滤,冷冻干燥得到产物。(The invention relates to the technical field of inorganic nano powder, in particular to a preparation method for preparing nano molybdenum disulfide with different crystal forms. In order to solve the problems of difficult regulation and control of the crystal form of the nano molybdenum disulfide and agglomeration in the prior art, the method adopted by the invention comprises the following steps of 1: firstly, preparing a molybdenum disulfide precursor solution, adding 0.4-1.5g of molybdenum source and 0.3-2.3g of sulfur source into 50ml of deionized water, and stirring to obtain a uniformly dispersed transparent solution; step 2: putting the transparent solution into a high-pressure reaction kettle with a polytetrafluoroethylene lining for reaction; and step 3: and after the reaction is stopped, automatically cooling the system to room temperature, opening the high-pressure reaction kettle, pouring the reaction mixed liquid into a centrifuge tube, centrifuging, washing with water, filtering, and freeze-drying to obtain the product.)
技术领域
本发明涉及无机纳米粉体技术领域，具体涉及一种制备不同晶型纳米二硫化钼的制备方法。
背景技术
二硫化钼是一种典型的层状结构的过渡金属二硫族化合物，每一层由夹在两个硫原子平面之间的钼原子平面组成，在层间共价键强，分子层间具有弱的范德华力，在剪切牵引力作用下容易产生低摩擦。此外，层状MoS2有带隙等特性被广泛的应用于电池阴极、催化剂、场效应晶体管等领域，比如说电催化析氢反应、光催化降解、光学传感器等等。纳米二硫化钼因为自身独特的物理和化学性质，用途比较广泛，并且不同领域可能对二硫化钼晶型的需求也不尽相同。
因此，纳米二硫化钼作为一种特殊的无机功能材料，它的性能与尺寸、晶型、结构等密切相关。目前纳米二硫化钼的制备方法主要有微机械剥离法、物理气相沉积法(PVD)、水热法、热分解法等。但是上述方法得到的纳米二硫化钼的晶型难确定，同时由于纳米颗粒之间的分子间力、氢键、静电作用以及较高的表面能导致制备的纳米粉体容易发生团聚。
发明内容
有鉴于此，本发明为克服现有技术存在的纳米二硫化钼晶型调控难和存在团聚现象的问题，提供一种制备不同晶型纳米二硫化钼的制备方法。
为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：一种制备不同晶型二硫化钼的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：首先制备二硫化钼前驱体溶液，将0.4-1.5g钼源和0.3-2.3g硫源加入到50ml去离子水中，搅拌得到分散均匀的透明溶液；
步骤2：将上述透明溶液置于内衬为聚四氟乙烯的高压反应釜中进行反应；
步骤3：停止反应后，待体系自动降温到室温，打开高压反应釜，将反应混合液倒入离心管中，离心，水洗，过滤，冷冻干燥得到产物。
进一步,步骤1中所述钼源为钼酸钠；所述硫源为硫脲，可制得片状和花状的产物。
进一步,步骤1中所述钼源为钼酸铵；所述硫源为硫代乙酰胺，可制得球状的产物。
进一步,步骤2中，将透明溶液转移至100mL密闭高压反应釜中，加热温度为180-220℃，加热时间为12-24小时。
进一步,步骤3中，离心转速为1800转/min，离心时间为10-20min。
进一步,步骤3中，水洗方式为：先用无水乙醇洗涤，再用水洗三次。
进一步,步骤3中，进行干燥前，对前驱体溶液进行冷冻处理得到冻结物，之后将冻结物放入真空冷冻干燥机中，水汽凝结器温度-50℃以下，真空度30pa以下，冻干完毕后即可；
进一步,冷冻处理的方法为：以4-6mm的厚度将二硫化钼前驱体溶液装入培养皿中，采用-20℃冻结和液氮冻结。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1)本发明通过改变前驱体溶液的制备方法以及预冻过程中前驱体溶液的冻结速率这一工艺参数来达到晶型可控的目的，成功制备了三种晶型即球状，片状以及不规则花状的纳米二硫化钼。
2)本发明采用冻干法制备纳米二硫化钼，操作简单，并且在低温真空环境下保证制备产物的纯度，方便收集；此外，物料的干燥是在冻结过程中进行的，因此具有较好的外观形态。
附图说明
图1为实施例1得到的片球状纳米二硫化钼的SEM电镜照片；
图2为实施例2得到的球状纳米二硫化钼的SEM电镜照片；
图3为实施例3得到的花状纳米二硫化的SEM电镜照片。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式包括但不限于以下实施例表示的范围。
实施例1
1)在室温环境下，称取1.24g钼酸铵和2.28g硫脲，将它们溶于50ml的去离子水中，利用超声分散20min，；
2)将混合溶液转移至100ml的内衬为聚四氟乙烯的高压反应釜中，密封高压釜，将其置于电热恒温干燥箱中，设定温度180-220℃，时长24h；
3)待产物冷却至室温，将其置于离心机上离心分离，离心转速为1800转/min，离心时间为15min，获得黑色沉淀，分别用去离子水和无水乙醇对其进行多次洗涤；
4)将步骤3)收集到的溶液以4mm的厚度装入培养皿中，将适量液氮直接倒在盛有二硫化钼前驱体溶液的培养皿中，在-196℃的环境下，前驱体溶液能以极快的速度全部冻结，将前驱体冻结物放入冻干机中进行真空冷冻干燥，水汽凝结器温度-50℃以下，真空度30pa以下，冻干完毕后，得到片球状纳米二硫化钼。
实施例2
1)在室温环境下，称取0.4g钼酸钠和0.6g硫代乙酰胺，将它们溶于50ml的去离子水中，利用超声分散20min；
2)量取1.45g的表面活性剂聚乙二醇，在不断搅拌的条件下，加入上述溶液直至完全溶解；
3)在连续剧烈搅拌的条件下，加入HCl调节pH值到2左右；
4)将混合溶液转移至100ml的内衬为聚四氟乙烯的高压反应釜中，密封高压釜，将其置于电热恒温干燥箱中，设定温度180-220℃，时长12h；
5)待产物冷却至室温，将其置于离心机上离心分离，离心转速为1800转/min，离心时间为20min，获得黑色沉淀，分别用去离子水和无水乙醇对其进行多次洗涤；
6)将5)收集到的溶液以5mm的厚度装入培养皿中，将适量液氮直接倒在盛有二硫化钼前驱体溶液的培养皿中，在-196℃的环境下，前驱体溶液能以极快的速度全部冻结，将前驱体冻结物放入冻干机中进行真空冷冻干燥，水汽凝结器温度-50℃以下，真空度30pa以下。冻干完毕后，得到球状纳米二硫化钼。
实施例3
1)在室温环境下，称取0.48g钼酸钠和0.34g硫脲，将它们溶于50ml的去离子水中，利用超声分散20min；
2)量取表面活性剂CTAB，在不断搅拌的条件下，加入上述溶液直至完全溶解；
3)在连续剧烈搅拌的条件下，加入HCl调节pH值到2左右；
4)将混合溶液转移至100ml的内衬为聚四氟乙烯的高压反应釜中，密封高压釜，将其置于电热恒温干燥箱中，设定温度180-220℃，时长24h；
5)待产物冷却至室温，将其置于离心机上离心分离，离心转速为1800转/min，离心时间为10min，获得黑色沉淀，分别用去离子水和无水乙醇对其进行多次洗涤；
6)将5)收集到的溶液以6mm的厚度装入培养皿中，放入冰箱中进行冻结，将前驱体冻结物放入冻干机中进行真空冷冻干燥，水汽凝结器温度-50℃以下，真空度30pa以下，冻干完毕后，得到不规则花状纳米二硫化钼。
图1给出了实施例1的采用真空冷冻干燥法制备的片球状纳米二硫化钼粒子的扫描电镜照片，从图中可以看出MoS2主要由厚度相近的片状结构薄片组成；微观上，生成的MoS2多为取向各异、排列有序的薄片结构，且长宽远远大于厚度，其厚度约为10nm。
图2给出了实施例2的采用真空冷冻干燥法制备的球状纳米二硫化钼粒子的扫描电镜照片，从图中可以看出球状MoS2纳米颗粒之间易发生团聚，这是由于纳米颗粒的分子间力、氢键、静电作用以及较高的的表面能所导致的。真空冷冻干燥法制备得到的黑色粉末是球状结构的纳米MoS2颗粒，其平均粒径分布在100nm左右。
图3给出了实施例3的采用真空冷冻干燥法制备的花状纳米二硫化钼粒子的透射电镜照片，由图可以看出，纳米MoS2由不规则的花状结构组成，粒径大小为100nm左右。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
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