CN103613137B - 一种二硫化钼纳米花的水热合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二硫化钼纳米花的水热合成方法，主要是将无机钼源、有机硫源以及适当的还原剂加入去离子水中混合均匀后移到啊反应高压釜中，高温加热24小时。所得溶液经过多次洗涤，离心分离，最后干燥得到黑色固体粉末即是二硫化钼纳米花。本发明的有益效果是：本发明的整个反应、干燥的过程中，都是在密封环境中进行，避免了直接曝露在空气中，保证了产品的纯度；本发明采用还原剂即可以作为硫源，也可作为催化剂，不会有杂质产生，进一步提升了产品的纯度。

Description

一种二硫化钼纳米花的水热合成方法

技术领域

本发明涉及到一种纳米花的合成方法，特别是涉及到一种二硫化钼纳米花的水热合成方法。

背景技术

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料由于它的小尺寸，通常会在物理和化学性质方面产生显著的变化。这些变化，使得纳米材料的应用研究得到了快速发展，并在传统的材料、医疗器材、电子设备、涂料等行业得到了广泛的应用。

二硫化钼具有六方晶系层状结构，层与层之间由范德华力固定。这种结构的特性，被广泛用于固体润滑剂、加氢脱硫催化剂、半导体材料、插层材料及锂电池，在航空航天领域也有很大的用途。纳米结构的二硫化钼比表面积大，表面活性高，在作为催化剂方面也有很广阔的应用前景。

纳米材料的性能与其制备方法有着紧密的联系。纳米二硫化钼制备一般可以分为化学法和物理法。物理方法制备二硫化钼如机械球磨法、蒸发凝聚法等，虽然对晶格的破坏较小，但产物的形貌较为单一，且细度有限。而化学方法如均匀沉淀法、水热法、溶剂热法、表面活性剂促助法等制得的产物纯度较高，形貌可控，细度接近纳米级。纳米花形结构具有高表面积、高反应活性等优于其他形状的纳米材料的性质，如具有很高的催化活性，纳米花薄膜具有超疏水性，应用于电极能提高电极的电化学活性。

现有的采用水热法生产二硫化钼纳米花的工艺，在反应步骤时，反应环境一直得不到重视，导致整个反应步骤，都暴露在空气中，从而使得得到的产品纯度低。本发明采用在密封环境中高温合成，并使用还原剂加速反应过程的方法，制备的二硫化钼纳米花比表面积大，纯度高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种二硫化钼纳米花的水热合成方法，解决现有水热合成得到二硫化钼纳米花纯度普遍不高的缺陷。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种二硫化钼纳米花的水热合成方法，包括以下步骤：

（1）准备无机钼源、有机硫源以及还原剂，其中无机钼源占投料量的40-50%，有机硫源占投料量的40-50%，还原剂占投料量的1-5%。

（2）将步骤（1）中准备的材料全部都混合到去离子水中，并进行搅拌使得均匀混合；

（3）将步骤（2）得到的混合液放入反应高压釜内进行加热反应，温度为180℃～240℃，加热时间为20～28h；

（4）等待步骤（3）中得到的溶液冷却，然后对该溶液进行循环的洗涤和离心分离，循环3-5次后，再将得到的沉淀物进行干燥，得到二硫化钼纳米花。

本发明中，将混合液放入反应高压釜中密封进行高温反应，提供了一个良好的反应环境，不会与空气接触，不会与空气进行反应，减少了杂质，而且本发明是进行循环的洗涤和离心分离，进一步减少了杂质。

步骤（1）中所述的无机钼源为钼盐或者钼酸盐，优选为钼酸钠。

步骤（1）中所述的有机硫源是含硫的有机化合物，优选为硫脲。

步骤（1）中所述的还原剂为联氨或硫氰化物或硫脲或硫代乙酰胺，这些化合物作为还原剂不会引入新的杂质，本发明中还原剂采用硫脲，硫脲在反应中具有双重功能，既可以作为硫源又作为还原剂，不会有杂质产生，保证了产品的纯度。

步骤（3）中所述的混合液应先放入一个内衬容器中，封闭好后再放入反应高压釜中进行高温反应，本发明中内衬容器采用聚四氟乙烯，避免反应时高压釜体中金属离子参与反应产生污染。

步骤（4）中所述的洗涤是指采用无机溶剂和有机溶剂交替洗涤，去除产物中残余的有机和无机原料。

所述的无机溶剂采用离子水或者清水，有机溶剂采用酒精。

步骤（4）中所述的干燥是指将沉淀物放在55℃-65℃的真空下进行干燥，真空中干燥，进一步保证了产品的纯度。

本发明的有益效果是：

（1）本发明的整个反应、干燥的过程中，都是在密封环境中进行，避免了直接曝露在空气中，保证了产品的纯度；

（2）本发明采用还原剂即可以作为硫源，也可作为催化剂，不会有杂质产生，进一步提升了产品的纯度。

附图说明

图1为实施例1中水热合成二硫化钼纳米花的扫描电镜图；

图2为实施例1中水热合成二硫化钼纳米花的X射线衍射图谱；

图3为实施例2中水热合成二硫化钼纳米花的超高分辨透射电镜图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明：

【实施例1】

一种二硫化钼纳米花的水热合成方法，包括以下步骤：

（1）准备0.72g钼酸钠和1g硫代乙酰胺，其中硫代乙酰胺即作为硫源也作为还原剂；

（2）将上述准备的材料全部都混合到30mL去离子水中，并进行搅拌使得均匀混合；

（3）将步骤（2）得到的混合液放入反应高压釜内进行加热，使得混合液内物质进行反应，反应中，温度为180℃，加热时间为28h；

（4）等待步骤（3）中得到的溶液自然冷却，然后对该溶液进行循环的洗涤和离心分离，循环3次后，再将得到的沉淀物在65℃的真空下进行干燥，得到二硫化钼纳米花。

如图1为本实施例的水热合成二硫化钼纳米花的扫描电镜图，从图中可以看出，采用本方发制备二硫化钼纳米花呈现均一层状结构，比表面积大，有利于作为催化剂的应用；图2为本实施例的水热合成二硫化钼纳米花的X射线衍射图谱，从图中可以看出，采用本方法合成的产物中无其他杂质的衍射峰。

【实施例2】

一种二硫化钼纳米花的水热合成方法，包括以下步骤：

（1）准备0.72g钼酸钠和1.14g硫脲，其中硫脲既作为硫源也作为还原剂；

（2）将上述准备的材料全部都混合到去离子水中，并进行搅拌使得均匀混合；

（3）将步骤（2）得到的混合液放入聚四氟乙烯内衬容器中，然后将该容器放入反应高压釜内进行加热，使得混合液内物质进行反应，反应中，温度为240℃，加热时间为20h；

（4）等待步骤（3）中得到的溶液自然冷却，然后对该溶液进行循环的洗涤和离心分离，循环5次后，再将得到的沉淀物在55℃的真空下进行干燥，得到二硫化钼纳米花。

如图3为本实施例的水热合成二硫化钼纳米花的超高分辨透射电镜图。

【实施例3】

一种二硫化钼纳米花的水热合成方法，包括以下步骤：

（1）准备0.84g钼酸钠和1.20g硫脲，其中硫脲既作为硫源也作为还原剂；

（2）将上述准备的材料全部都混合到去离子水中，并进行搅拌使得均匀混合；

（3）将步骤（2）得到的混合液放入聚四氟乙烯内衬容器中，然后将该容器放入反应高压釜内进行加热，使得混合液内物质进行反应，反应中，温度为200℃，加热时间为24h；

（4）等待步骤（3）中得到的溶液自然冷却，然后对该溶液进行循环的洗涤和离心分离，循环4次后，再将得到的沉淀物在60℃的真空下进行干燥，得到二硫化钼纳米花。

Claims (1)

1.一种二硫化钼纳米花的水热合成方法，其特征在于：包括以下步骤:

（1）准备0.72g钼酸钠和1g硫代乙酰胺，其中硫代乙酰胺既作为硫源也作为还原剂；

（2）将上述准备的材料全部都混合到30mL去离子水中，并进行搅拌使得均匀混合；

（3）将步骤（2）得到的混合液放入反应高压釜内进行加热，使得混合液内物质进行反应，反应中，温度为180℃，加热时间为28h；

（4）等待步骤（3）中得到的溶液自然冷却，然后对该溶液进行循环的洗涤和离心分离，循环3次后，再将得到的沉淀物在65℃的真空下进行干燥，得到二硫化钼纳米花。