CN106622297A - 一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼‑石墨烯复合材料的方法 - Google Patents
一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼‑石墨烯复合材料的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106622297A CN106622297A CN201610962902.2A CN201610962902A CN106622297A CN 106622297 A CN106622297 A CN 106622297A CN 201610962902 A CN201610962902 A CN 201610962902A CN 106622297 A CN106622297 A CN 106622297A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- powder
- molybdenum
- reaction
- molybdenum disulfide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 198
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 176
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 147
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 title claims abstract description 145
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 97
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 75
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 title claims abstract description 44
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 title claims abstract description 44
- 230000009467 reduction Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 239000000126 substance Substances 0.000 title abstract description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 120
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 106
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 claims abstract description 80
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 claims abstract description 80
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 77
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 70
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 69
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 68
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 46
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 32
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 21
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 claims description 20
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 claims description 20
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 19
- VKJKEPKFPUWCAS-UHFFFAOYSA-M potassium chlorate Chemical compound [K+].[O-]Cl(=O)=O VKJKEPKFPUWCAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 19
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 claims description 8
- AYFVYJQAPQTCCC-UHFFFAOYSA-N Threonine Natural products CC(O)C(N)C(O)=O AYFVYJQAPQTCCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000004473 Threonine Substances 0.000 claims description 8
- QIVBCDIJIAJPQS-UHFFFAOYSA-N Tryptophan Natural products C1=CC=C2C(CC(N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 8
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 8
- COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N phenylalanine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CC=CC=C1 COLNVLDHVKWLRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N phenylalanine group Chemical group N[C@@H](CC1=CC=CC=C1)C(=O)O COLNVLDHVKWLRT-QMMMGPOBSA-N 0.000 claims description 7
- QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N L-tryptophane Chemical compound C1=CC=C2C(C[C@H](N)C(O)=O)=CNC2=C1 QIVBCDIJIAJPQS-VIFPVBQESA-N 0.000 claims description 6
- 125000000430 tryptophan group Chemical group [H]N([H])C(C(=O)O*)C([H])([H])C1=C([H])N([H])C2=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C12 0.000 claims description 6
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims description 3
- OUYCCCASQSFEME-QMMMGPOBSA-N L-tyrosine Chemical group OC(=O)[C@@H](N)CC1=CC=C(O)C=C1 OUYCCCASQSFEME-QMMMGPOBSA-N 0.000 claims description 2
- 125000000341 threoninyl group Chemical group [H]OC([H])(C([H])([H])[H])C([H])(N([H])[H])C(*)=O 0.000 claims description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- VAJVDSVGBWFCLW-UHFFFAOYSA-N 3-Phenyl-1-propanol Chemical compound OCCCC1=CC=CC=C1 VAJVDSVGBWFCLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- DYUQAZSOFZSPHD-UHFFFAOYSA-N Phenylpropyl alcohol Natural products CCC(O)C1=CC=CC=C1 DYUQAZSOFZSPHD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract description 48
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 6
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 45
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 32
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 27
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 20
- 238000005987 sulfurization reaction Methods 0.000 description 18
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 18
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 17
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 15
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 15
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 14
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 14
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 12
- 235000008729 phenylalanine Nutrition 0.000 description 10
- 235000008521 threonine Nutrition 0.000 description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 8
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 8
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- AYFVYJQAPQTCCC-GBXIJSLDSA-N L-threonine Chemical compound C[C@@H](O)[C@H](N)C(O)=O AYFVYJQAPQTCCC-GBXIJSLDSA-N 0.000 description 5
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 5
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 150000002994 phenylalanines Chemical class 0.000 description 4
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 150000003588 threonines Chemical class 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 238000001198 high resolution scanning electron microscopy Methods 0.000 description 3
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 3
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000003426 co-catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 239000008204 material by function Substances 0.000 description 2
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 239000011232 storage material Substances 0.000 description 2
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005411 Van der Waals force Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000002079 cooperative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- -1 graphene alkene Chemical class 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N hydrogen iodide Chemical compound I XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940071870 hydroiodic acid Drugs 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N molybdate Chemical compound [O-][Mo]([O-])(=O)=O MEFBJEMVZONFCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- VGTPCRGMBIAPIM-UHFFFAOYSA-M sodium thiocyanate Chemical compound [Na+].[S-]C#N VGTPCRGMBIAPIM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/02—Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
- B01J27/04—Sulfides
- B01J27/047—Sulfides with chromium, molybdenum, tungsten or polonium
- B01J27/051—Molybdenum
-
- B01J35/39—
Abstract
本发明提供了一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼‑石墨烯复合材料的方法,将二硫化钼粉末加入到插层溶液中进行插层反应,反应完成后过滤、烘干,得到插层二硫化钼粉末;将步骤一制得的插层二硫化钼粉末与蛋白类物质和水混合并搅拌均匀,干燥、研磨,得到前驱体粉末;前驱体粉末在保护气体下进行还原反应,反应完全后冷却,取出反应产物,研磨后即得到类石墨烯二硫化钼‑石墨烯复合材料。本发明将插层还原合成类石墨烯二硫化钼和石墨烯合成结合,仅用一步即完成了插层二硫化钼的剥离及石墨烯的产生,成功制备了类石墨烯二硫化钼‑石墨烯复合材料。
Description
技术领域
本发明属于新型二维材料领域,涉及类石墨烯二硫化钼复合材料,具体涉及一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法。
背景技术
由少层二硫化钼构成的类石墨烯二硫化钼(Graphene-like二硫化钼)是一种具有类似石墨烯结构和性能的新型二维(2D)层状化合物。近年来以其独特的物理、化学性质而成为新兴的研究热点。类石墨烯二硫化钼是由六方晶系的多层二硫化钼组成的具有“三明治夹心”层状结构的二维晶体材料,单层二硫化钼由三层原子层构成,中间一层为钼原子层,上下两层均为硫原子层,钼原子层被两层硫原子层所夹形成类“三明治夹心”结构,钼原子与硫原子以共价键结合形成二维原子晶体;多层二硫化钼由若干单层二硫化钼组成,一般不超过五层,层间存在弱的范德华力,层间距约为0.65nm。
作为一类重要的二维层状纳米材料,少层二硫化钼以其独特的层状结构在润滑剂、催化、能量存储、光电材料、半导体器件、复合材料等众多领域应用广泛。相比于石墨烯的零能带隙,类石墨烯二硫化钼存在可调控的能带隙,在光电器件领域拥有更光明的前景;相比于硅材料的三维体相结构,类石墨烯二硫化钼具有纳米尺度的二维层状结构,可被用来制造半导体或规格更小、能效更高的电子芯片,将在下一代的纳米电子设备等领域得到广泛应用。
实验证明二硫化钼具有电催化析氢反应的能力,在二硫化钼的边缘有许多析氢反应的活性点位(Science.2007,317(5834):100-102)。根据这一实验证据,结合二硫化钼本身的半导体特性和光吸收特性,可以推测二硫化钼可以作为光催化剂用于光催化产氧反应。但是由于二硫化钼本身属于窄带半导体,这就注定了其氧化能力不是很强,单独用于光催化剂时其催化活性可能会因此受到限制和影响。研究表明二硫化钼沉积在CdS表面合成了高效的可见光产氢光催化剂,其最高光催化产氧活性是CdS的36倍(Journal of theAmerican Chemical Society.2008,130(23):7176-7177)。这证明了二硫化钼是很好的光催化产氢反应的助催化剂,并为二硫化钼用于光催化产氢开辟出了一条新路。同时,二硫化钼的可调控带隙使其在电极材料及储能领域拥有潜力,但其载流子迁移率不高也制约了其在电学器件上的发展。
对石墨烯而言,高的电子迁移率使其具备了提高光催化体系的光生电子和空穴的分离效率的潜力;其次,好的光学透明性使石墨稀具备了与其他光催化剂复合的同时却不影响光催化剂的光吸收的能力;最后,二维层状结构和大比表面积使石墨烯具备了作为光催化剂的理想载体的可能性。但是,石墨稀受限于其零带隙,使得石墨烯不能直接作为光催化剂使用。
将层状的二硫化钼同其它有机或无机微粒复合使用,利用它们的协同效应,是提升二硫化钼光催化性能及电学性能的方法之一。类石墨烯二硫化钼拥有较大数量的边缘催化位点及优秀的助催化能力,在与高电子迁移率的石墨烯合成复合材料后可以实现性能的相互补充和光催化的协同作用,在研发高效的产氢光催化剂领域和诸如电极材料及储能材料等电学器件领域拥有巨大的潜力。
中国发明专利CN201210303392公开了一种管状石墨烯-二硫化钼纳米复合材料及其制备方法,将可溶性钼酸盐制备成以乙醇和水为溶剂的混合溶液;加入硫氰酸钠和氯化钠,搅拌后加入氧化石墨烯纳米片超声分散至均匀,将反应混合液转入不锈钢反应釜在一定温度下反应;反应后室温冷却,离心分离,洗涤、干燥;在N2-H2的混合氛围中800-900℃热处理2h,得到管状石墨烯/二硫化钼纳米复合材料。
中国专利CN201210326035.5公开了一种石墨烯-二硫化钼纳米复合材料制备方法,其具体步骤为:1)以石墨为原料,通过氧化插层法制备氧化石墨;2)将制备的氧化石墨用去离子水溶解,超声剥离获得氧化石墨烯溶液,然后加入DMF、钼酸盐,最后加入还原剂,分散均匀,获得混合溶液;3)将混合溶液转移到反应釜中,在大于等于180℃的温度条件下保温5~10h,产物离心、洗涤除去DMF,干燥,获得石墨烯/二硫化钼复合电极材料产物。
中国专利CN201510149438.0公开了一种石墨烯-二硫化钼纳米复合材料制备方法,其步骤包括以下几步:通过锂离子插层法制备单层二硫化钼,采用hummer’s法制备氧化石墨烯,将合成的二硫化钼薄片及石墨烯通过一定比例混合,超声分散成均匀混合溶液,然后通过抽滤得到掺杂单层二硫化钼片的氧化石墨烯复合薄膜,接着用氢碘酸还原得到掺杂单层二硫化钼片的石墨烯复合薄膜,还原后的复合薄膜先后用无水乙醇和去离子水冲洗,再真空干燥获得掺杂单层二硫化钼片的石墨烯复合薄膜。
以上公开的方法虽然采用化学合成法制得了二硫化钼-石墨烯复合材料,但这些制备方法大多流程多、对设备要求高且操作复杂,有些甚至容易产生污染,不符合环保生产的发展理念。因此,探索一种流程简单且环保的类石墨烯二硫化钼-石墨烯纳米复合材料的简易制备方法十分必要。
发明内容
基于现有技术中存在的问题,本发明提出了一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,获得具有纳米尺度、性能优越的类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料,解决了现有的类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料制备流程复杂,易产生污染的技术问题。
为了解决上述技术问题,本申请采用如下技术方案予以实现:
一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,将二硫化钼粉末加入到插层溶液中进行插层反应,反应完成后过滤、烘干,得到插层二硫化钼粉末;
所述的插层溶液为氯酸钾、硝酸钠、浓硫酸和双氧水组成的混合溶液;
所述的二硫化钼粉末与氯酸钾、硝酸钠、质量浓度98%的浓硫酸和质量浓度30%的双氧水之间的配比关系为1g:(1~4)g:(0.5~2)g:(9~40)mL:(4~20)mL;
步骤二,将步骤一制得的插层二硫化钼粉末与蛋白类物质和水混合并搅拌均匀,干燥、研磨,得到前驱体粉末;
所述的插层二硫化钼粉末与蛋白类物质和水之间的配比关系为2g:(2~7)g:(20~70)g;
步骤三,前驱体粉末在保护气体下进行还原反应,反应完全后冷却,取出反应产物,研磨后即得到类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。
本发明还具有如下区别技术特征:
具体的,所述的蛋白类物质为络氨酸、色氨酸、苯丙氨酸或苏氨酸。
优选的,所述的二硫化钼粉末与氯酸钾、硝酸钠、质量浓度98%的浓硫酸和质量浓度30%的双氧水之间的配比关系为1g:2g:1g:23mL:7mL。
优选的,所述的插层二硫化钼粉末与蛋白类物质和水之间的配比关系为2g:2.2g:22g。
具体的,步骤一中,所述的插层反应的过程为:将二硫化钼粉末加入混合溶液中,加热至10~30℃反应1~3h,然后在30~70℃并搅拌20~50min,75~100℃下搅拌反应10~30min,然后抽滤、干燥,得到插层二硫化钼粉末。
具体的,所述的插层二硫化钼粉末、蛋白类物质和水混合搅拌均匀后,在干燥箱中的50~100℃温度下经过6~24h干燥,研磨,得到前驱体粉末。
具体的,步骤三中,所述的还原反应的过程为:将步骤二中所得的前驱体粉末装入烧舟,放入管式炉中,持续通入保护气氛进行反应,反应完成后随炉冷却至室温后取出还原产物,即得到类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料;
所述的蛋白类物质为络氨酸时,还原反应的温度为280~400℃,保温时间为120~150min;所述的蛋白类物质为色氨酸时,还原反应的温度为240~320℃,保温时间为90~150min;所述的蛋白类物质为苯丙氨酸时,还原反应的温度为250~320℃,保温时间为60~90min;所述的蛋白类物质为苏氨酸时,还原反应的温度为200~300℃,保温时间为70~100min。
优选的,所述的保护气氛为氮气或氩气。
本发明与现有技术相比,有益的技术效果是:
(Ⅰ)本发明利用蛋白类有机碳源与二硫化钼混合形成前驱体,使得有机碳源***二硫化钼粉末层间增大其层间距离,减弱二硫化钼层间范德华力作用,结合高温反应使蛋白类碳化实现二硫化钼的还原与剥离。
(Ⅱ)本发明将插层还原合成类石墨烯二硫化钼和石墨烯合成结合,仅用一步即完成了插层二硫化钼的剥离及石墨烯的产生,成功制备了类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。
(Ⅲ)本发明制备的产物为具有高载流子迁移率和高边缘活性催化位点数量的类石墨烯二硫化钼与石墨烯复合的纳米材料,且类石墨烯二硫化钼生长在石墨烯片层上,作为优秀的助催化剂提升了石墨烯的光催化性能;同时,二者的协同作用使得复合材料在电极材料及储能材料领域具有不可估量的巨大潜力,大大扩展了二硫化钼的应用范围。
(Ⅳ)本发明制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料,操作简单,不需要复杂而繁琐的制备装置,制备效率高,产量大,适合工业化生产。
附图说明
图1是实施例1中的类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的Raman图谱。
图2是实施例1中的类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的SEM图。
图3是对比例1中的二硫化钼-石墨烯复合材料的Raman图谱。
图4是对比例1中的二硫化钼-石墨烯复合材料的SEM图。
图5是对比例6中的类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的Raman图谱。
图6是对比例6中的类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的SEM图。
以下结合实施例对本发明的具体内容作进一步详细地说明。
具体实施方式
需要说明的是本发明中所述的类石墨烯二硫化钼为少层结构的二硫化钼,所述的少层结构为1~5层的结构。
遵从上述技术方案,以下给出本发明的具体实施例,需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例,凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1:
本实施例给出一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,将二硫化钼粉末研磨至200目过筛,取10g筛下物二硫化钼粉末加入到插层溶液中,插层溶液的组成为氯酸钾为20g、硝酸钠为10g、质量浓度98%的浓硫酸为230mL和质量浓度30%的双氧水为70mL;
水浴加热至15℃反应2h,然后在30℃并搅拌30min,进行插层反应,随后加热至75℃搅拌反应30min,将反应后所得溶液过滤并将滤饼烘干,研磨至200目过筛,得到插层二硫化钼粉末。
步骤二,取2.2g络氨酸加入22g去离子水中,待络氨酸搅拌均匀后加入2.0g插层二硫化钼粉末,搅拌均匀,在干燥箱中的60℃温度下经过8h干燥,研磨至200目过筛,得到前驱体粉末。
步骤三,将前驱体粉末装入烧舟放在管式炉中,通入氩气,升温至350℃,反应130min后随炉冷却至室温后取出产物进行研磨,即得到类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。
本实施例制备的类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的Raman图谱如图1所示,高分辨率SEM图如图2所示。
图1中Raman图谱中E2g 1与Ag 1值分别为381.1和405.5,位移差为24.4,参照拉曼谱差值与二硫化钼层数之间关系的相关文章(Li H,Zhang Q,Yap C C R,et al.From Bulk toMonolayer MoS2:Evolution of Raman Scattering[J].Advanced FunctionalMaterials,2012,22(7):1385-1390.)可知,位移差小于25,该产物的层数为1~5层,属于少层结构二硫化钼,石墨烯的特征峰D峰和G峰值分别D=1325.9,G=1588.9,即表明本实施例所制备样品为类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。图2中高分辨率SEM图显示为少层的类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。综合附图可以得出本实施例所制备的样品为类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。
实施例2:
本实施例给出一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,将二硫化钼粉末研磨至200目过筛,取10g筛下物二硫化钼粉末加入到插层溶液中,插层溶液的组成为氯酸钾为40g、硝酸钠为5g、质量浓度98%的浓硫酸为300mL和质量浓度30%的双氧水为60mL。
水浴加热至10℃反应2h,然后在10℃并搅拌30min,进行插层反应,随后加热至95℃搅拌反应25min,将反应后所得溶液过滤并将滤饼烘干,研磨至200目过筛,得到插层二硫化钼粉末。
步骤二,取6.0g络氨酸加入60g去离子水中,待络氨酸搅拌均匀后加入2.0g插层二硫化钼粉末,搅拌均匀,在干燥箱中的70℃温度下经过7.5h干燥,研磨至200目过筛,得到前驱体粉末。
步骤三,将前驱体粉末装入烧舟放在管式炉中,通入氩气,升温至280℃,反应150min后随炉冷却至室温后取出产物进行研磨,即得到类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。
本实施例所得产物类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的表征结果与实施例1基本相同。
实施例3:
本实施例给出一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,将二硫化钼粉末研磨至200目过筛,取10g筛下物二硫化钼粉末加入到插层溶液中,插层溶液的组成为氯酸钾为10g、硝酸钠为8g、质量浓度98%的浓硫酸为400mL和质量浓度30%的双氧水为45mL。
水浴加热至30℃反应1h,然后在45℃并搅拌50min,进行插层反应,随后加热至98℃搅拌反应15min,将反应后所得溶液过滤并将滤饼烘干,研磨至200目过筛,得到插层二硫化钼粉末。
步骤二,取4.0g络氨酸加入40g去离子水中,待络氨酸搅拌均匀后加入2.0g插层二硫化钼粉末,搅拌均匀,在干燥箱中的50℃温度下经过8h干燥,研磨至200目过筛,得到前驱体粉末。
步骤三,将前驱体粉末装入烧舟放在管式炉中,通入氩气,升温至400℃,反应120min后随炉冷却至室温后取出产物进行研磨,即得到类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。
本实施例所得产物类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的表征结果与实施例1基本相同。
实施例4:
本实施例给出一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,将二硫化钼粉末研磨至200目过筛,取10g筛下物二硫化钼粉末加入到插层溶液中,插层溶液的组成为氯酸钾为15g、硝酸钠为20g、质量浓度98%的浓硫酸为210mL和质量浓度30%的双氧水为100mL。
水浴加热至12℃反应2.5h,然后在35℃并搅拌20min,进行插层反应,随后加热至80℃搅拌反应30min,将反应后所得溶液过滤并将滤饼烘干,研磨至200目过筛,得到插层二硫化钼粉末。
步骤二,取5.4g络氨酸加入54g去离子水中,待络氨酸搅拌均匀后加入2.0g插层二硫化钼粉末,搅拌均匀,在干燥箱中的90℃温度下经过7h干燥,研磨至200目过筛,得到前驱体粉末。
步骤三,将前驱体粉末装入烧舟放在管式炉中,通入氮气,升温至320℃,反应140min后随炉冷却至室温后取出产物进行研磨,即得到类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。
本实施例所得产物类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的表征结果与实施例1基本相同。
实施例5:
本实施例给出一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,将二硫化钼粉末研磨至200目过筛,取10g筛下物二硫化钼粉末加入到插层溶液中,插层溶液的组成为氯酸钾为35g、硝酸钠为18g、质量浓度98%的浓硫酸为90mL和质量浓度30%的双氧水为150mL。
水浴加热至25℃反应3h,然后在50℃并搅拌20min,进行插层反应,随后加热至100℃搅拌反应10min,将反应后所得溶液过滤并将滤饼烘干,研磨至200目过筛,得到插层二硫化钼粉末。
步骤二,取3.4g色氨酸加入34g去离子水中,待色氨酸搅拌均匀后加入2.0g插层二硫化钼粉末,搅拌均匀,在干燥箱中的100℃温度下经过18h干燥,研磨至200目过筛,得到前驱体粉末。
步骤三,将前驱体粉末装入烧舟放在管式炉中,通入氩气,升温至240℃,反应150min后随炉冷却至室温后取出产物进行研磨,即得到类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。
本实施例所得产物类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的表征结果与实施例1基本相同。
实施例6:
本实施例给出一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,将二硫化钼粉末研磨至200目过筛,取10g筛下物二硫化钼粉末加入到插层溶液中,插层溶液的组成为氯酸钾为25g、硝酸钠为15g、质量浓度98%的浓硫酸为150mL和质量浓度30%的双氧水为120mL。
水浴加热至18℃反应2.5h,然后在32℃并搅拌25min,进行插层反应,随后加热至78℃搅拌反应20min,将反应后所得溶液过滤并将滤饼烘干,研磨至200目过筛,得到插层二硫化钼粉末。
步骤二,取2.2g色氨酸加入22g去离子水中,待色氨酸搅拌均匀后加入2.0g插层二硫化钼粉末,搅拌均匀,在干燥箱中的80℃温度下经过24h干燥,研磨至200目过筛,得到前驱体粉末。
步骤三,将前驱体粉末装入烧舟放在管式炉中,通入氩气,升温至320℃,反应120min后随炉冷却至室温后取出产物进行研磨,即得到类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。
本实施例所得产物类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的表征结果与实施例1基本相同。
实施例7:
本实施例给出一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,将二硫化钼粉末研磨至200目过筛,取10g筛下物二硫化钼粉末加入到插层溶液中,插层溶液的组成为氯酸钾为30g、硝酸钠为12g、质量浓度98%的浓硫酸为255mL和质量浓度30%的双氧水为65mL。
水浴加热至20℃反应1.5h,然后在42℃并搅拌45min,进行插层反应,随后加热至88℃搅拌反应12min,将反应后所得溶液过滤并将滤饼烘干,研磨至200目过筛,得到插层二硫化钼粉末。
步骤二,取6.0g色氨酸加入60g去离子水中,待色氨酸搅拌均匀后加入2.0g插层二硫化钼粉末,搅拌均匀,在干燥箱中的75℃温度下经过20h干燥,研磨至200目过筛,得到前驱体粉末。
步骤三,将前驱体粉末装入烧舟放在管式炉中,通入氩气,升温至280℃,反应130min后随炉冷却至室温后取出产物进行研磨,即得到类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。
本实施例所得产物类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的表征结果与实施例1基本相同。
实施例8:
本实施例给出一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,将二硫化钼粉末研磨至200目过筛,取10g筛下物二硫化钼粉末加入到插层溶液中,插层溶液的组成为氯酸钾为20g、硝酸钠为10g、质量浓度98%的浓硫酸为225mL和质量浓度30%的双氧水为75mL。
水浴加热至15℃反应2.5h,然后在35℃并搅拌20min,进行插层反应,随后加热至83℃搅拌反应18min,将反应后所得溶液过滤并将滤饼烘干,研磨至200目过筛,得到插层二硫化钼粉末。
步骤二,取4.3g色氨酸加入43g去离子水中,待色氨酸搅拌均匀后加入2.0g插层二硫化钼粉末,搅拌均匀,在干燥箱中的80℃温度下经过16h干燥,研磨至200目过筛,得到前驱体粉末。
步骤三,将前驱体粉末装入烧舟放在管式炉中,通入氮气,升温至300℃,反应90min后随炉冷却至室温后取出产物进行研磨,即得到类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。
本实施例所得产物类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的表征结果与实施例1基本相同。
实施例9:
本实施例给出一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,将二硫化钼粉末研磨至200目过筛,取10g筛下物二硫化钼粉末加入到插层溶液中,插层溶液的组成为氯酸钾为40g、硝酸钠为5g、质量浓度98%的浓硫酸为300mL和质量浓度30%的双氧水为60mL。
水浴加热至12℃反应2h,然后在38℃并搅拌25min,进行插层反应,随后加热至86℃搅拌反应11min,将反应后所得溶液过滤并将滤饼烘干,研磨至200目过筛,得到插层二硫化钼粉末。
步骤二,取4.0g苯丙氨酸加入40g去离子水中,待苯丙氨酸搅拌均匀后加入2.0g插层二硫化钼粉末,搅拌均匀,在干燥箱中的85℃温度下经过13h干燥,研磨至200目过筛,得到前驱体粉末。
步骤三,将前驱体粉末装入烧舟放在管式炉中,通入氩气,升温至320℃,反应60min后随炉冷却至室温后取出产物进行研磨,即得到类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。
本实施例所得产物类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的表征结果与实施例1基本相同。
实施例10:
本实施例给出一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,将二硫化钼粉末研磨至200目过筛,取10g筛下物二硫化钼粉末加入到插层溶液中,插层溶液的组成为氯酸钾为10g、硝酸钠为8g、质量浓度98%的浓硫酸为400mL和质量浓度30%的双氧水为45mL。
水浴加热至25℃反应1.5h,然后在70℃并搅拌30min,进行插层反应,随后加热至90℃搅拌反应22min,将反应后所得溶液过滤并将滤饼烘干,研磨至200目过筛,得到插层二硫化钼粉末。
步骤二,取3.7g苯丙氨酸加入37g去离子水中,待苯丙氨酸搅拌均匀后加入2.0g插层二硫化钼粉末,搅拌均匀,在干燥箱中的55℃温度下经过10h干燥,研磨至200目过筛,得到前驱体粉末。
步骤三,将前驱体粉末装入烧舟放在管式炉中,通入氩气,升温至250℃,反应90min后随炉冷却至室温后取出产物进行研磨,即得到类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。
本实施例所得产物类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的表征结果与实施例1基本相同。
实施例11:
本实施例给出一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,将二硫化钼粉末研磨至200目过筛,取10g筛下物二硫化钼粉末加入到插层溶液中,插层溶液的组成为氯酸钾为15g、硝酸钠为20g、质量浓度98%的浓硫酸为200mL和质量浓度30%的双氧水为100mL。
水浴加热至20℃反应2h,然后在60℃并搅拌36min,进行插层反应,随后加热至96℃搅拌反应10min,将反应后所得溶液过滤并将滤饼烘干,研磨至200目过筛,得到插层二硫化钼粉末。
步骤二,取4.3g苯丙氨酸加入43g去离子水中,待苯丙氨酸搅拌均匀后加入2.0g插层二硫化钼粉末,搅拌均匀,在干燥箱中的75℃温度下经过9h干燥,研磨至200目过筛,得到前驱体粉末。
步骤三,将前驱体粉末装入烧舟放在管式炉中,通入氩气,升温至280℃,反应80min后随炉冷却至室温后取出产物进行研磨,即得到类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。
本实施例所得产物类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的表征结果与实施例1基本相同。
实施例12:
本实施例给出一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,将二硫化钼粉末研磨至200目过筛,取10g筛下物二硫化钼粉末加入到插层溶液中,插层溶液的组成为氯酸钾为35g、硝酸钠为18g、质量浓度98%的浓硫酸为90mL和质量浓度30%的双氧水为150mL。
水浴加热至10℃反应2.5h,然后在52℃并搅拌42min,进行插层反应,随后加热至100℃搅拌反应10min,将反应后所得溶液过滤并将滤饼烘干,研磨至200目过筛,得到插层二硫化钼粉末。
步骤二,取7.0g苯丙氨酸加入70g去离子水中,待苯丙氨酸搅拌均匀后加入2.0g插层二硫化钼粉末,搅拌均匀,在干燥箱中的60℃温度下经过8h干燥,研磨至200目过筛,得到前驱体粉末。
步骤三,将前驱体粉末装入烧舟放在管式炉中,通入氮气,升温至300℃,反应75min后随炉冷却至室温后取出产物进行研磨,即得到类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。
本实施例所得产物类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的表征结果与实施例1基本相同。
实施例13:
本实施例给出一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,与实施例1的步骤一相同。
步骤二,取4.4g苏氨酸加入44g去离子水中,待苏氨酸搅拌均匀后加入2.0g插层二硫化钼粉末,搅拌均匀,在干燥箱中的75℃温度下经过18h干燥,研磨至200目过筛,得到前驱体粉末。
步骤三,将前驱体粉末装入烧舟放在管式炉中,通入氩气,升温至300℃,反应70min后随炉冷却至室温后取出产物进行研磨,即得到类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。
本实施例所得产物类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的表征结果与实施例1基本相同。
实施例14:
本实施例给出一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,与实施例1的步骤一相同。
步骤二,取3.9g苏氨酸加入39g去离子水中,待苏氨酸搅拌均匀后加入2.0g插层二硫化钼粉末,搅拌均匀,在干燥箱中的60℃温度下经过24h干燥,研磨至200目过筛,得到前驱体粉末。
步骤三,将前驱体粉末装入烧舟放在管式炉中,通入氩气,升温至200℃,反应100min后随炉冷却至室温后取出产物进行研磨,即得到类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。
本实施例所得产物类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的表征结果与实施例1基本相同。
实施例15:
本实施例给出一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,与实施例1的步骤一相同。
步骤二,取6.8g苏氨酸加入68g去离子水中,待苏氨酸搅拌均匀后加入2.0g插层二硫化钼粉末,搅拌均匀,在干燥箱中的80℃温度下经过9h干燥,研磨至200目过筛,得到前驱体粉末。
步骤三,将前驱体粉末装入烧舟放在管式炉中,通入氩气,升温至250℃,反应85min后随炉冷却至室温后取出产物进行研磨,即得到类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。
本实施例所得产物类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的表征结果与实施例1基本相同。
实施例16:
本实施例给出一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,与实施例1的步骤一相同。
步骤二,取2.0g苏氨酸加入20g去离子水中,待苏氨酸搅拌均匀后加入2.0g插层二硫化钼粉末,搅拌均匀,在干燥箱中的80℃温度下经过9h干燥,研磨至200目过筛,得到前驱体粉末。
步骤三,将前驱体粉末装入烧舟放在管式炉中,通入氩气,升温至280℃,反应75min后随炉冷却至室温后取出产物进行研磨,即得到类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。
本实施例所得产物类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的表征结果与实施例1基本相同。
对比例1:
本对比例给出一种制备二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,将二硫化钼粉末研磨至200目过筛,取10g筛下物二硫化钼粉末,将其加入质量浓度为10%、含有100g聚苯硫醚的乙醇溶液中,水浴加热至30℃并搅拌12h,得到混合液。在上述混合液中加入5gKMnO4粉末,水浴加热至50℃并搅拌18h,过滤并将滤饼烘干,研磨至200目过筛,得到插层二硫化钼粉末。
步骤二,与实施例1的步骤二相同。
步骤三,与实施例1的步骤三相同。
对本对比例制得的二硫化钼进行了Raman光谱分析以及SEM分析。Raman图谱如图3所示,高分辨率SEM图如图4所示。图3中其特征峰E2g 1与Ag 1值分别为381.1和409.1,位移差为28.0,位移差大于25,属于块状结构二硫化钼。图4中二硫化钼的形态表明此产物二硫化钼块体堆积,呈现多层结构,不属于少层二硫化钼。
对比例2:
本对比例给出一种制备二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,与实施例1的步骤一中其它的过程相同,区别仅仅在于:插层溶液的组成为高锰酸钾20g、硝酸钠为10g、质量浓度98%的浓硫酸为230mL。
步骤二,与实施例1的步骤二相同。
步骤三,与实施例1的步骤三相同。
本对比例制得的二硫化钼与对比例1一样出现二硫化钼块体堆积,不属于类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。
对比例3:
本对比例给出一种制备二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,与实施例1的步骤一相同。
步骤二,与实施例1的步骤二相同。
步骤三,将前驱体粉末装入烧舟放在管式炉中,通入氩气,升温至350℃,反应10min后随炉冷却至室温后取出产物进行研磨,即得到二硫化钼-石墨烯复合材料。
本对比例制得的二硫化钼-石墨烯复合材料与对比例1一样出现二硫化钼块体堆积,且没有发现石墨烯结构的出现,不属于类石墨烯二硫化钼纳米复合材料。
对比例4:
本对比例给出一种制备二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,与实施例1的步骤一相同。
步骤二,与实施例1的步骤二相同。
步骤三,将前驱体粉末装入烧舟放在管式炉中,通入氩气,升温至200℃,反应120min后随炉冷却至室温后取出产物进行研磨,即得到二硫化钼-石墨烯复合材料。
本对比例制得的二硫化钼-石墨烯复合材料与对比例1一样出现二硫化钼块体堆积,且没有发现石墨烯结构的出现,不属于类石墨烯二硫化钼纳米复合材料。
对比例5:
本对比例给出一种制备二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,与实施例1的步骤一相同。
步骤二,与实施例1的步骤二相同。
步骤三,将前驱体粉末装入烧舟放在管式炉中,通入氩气,升温至800℃,反应15min后随炉冷却至室温后取出产物进行研磨,即得到二硫化钼-石墨烯复合材料。
本对比例制得的二硫化钼-石墨烯复合材料与对比例1一样出现二硫化钼块体堆积,且没有发现石墨烯结构的出现,不属于类石墨烯二硫化钼纳米复合材料。
对比例6:
本对比例给出一种糖类有机碳还原制备类石墨烯二硫化钼的方法,该方法包括以下步骤:
步骤一,将二硫化钼粉末研磨至200目过筛,取10g筛下物二硫化钼粉末加入到插层溶液中,插层溶液的组成为氯酸钾为20g、硝酸钠为10g、质量浓度98%的浓硫酸为230mL和质量浓度30%的双氧水为70mL;
水浴加热至15℃反应2h,然后在30℃并搅拌30min,进行插层反应,随后加热至75℃搅拌反应30min,将反应后所得溶液过滤并将滤饼烘干,研磨至200目过筛,得到插层二硫化钼粉末。
步骤二,取0.5g络氨酸加入15g去离子水中,待络氨酸搅拌均匀后加入2.0g插层二硫化钼粉末,搅拌均匀,在干燥箱中的60℃温度下经过8h干燥,研磨至200目过筛,得到前驱体粉末。
步骤三,将前驱体粉末装入烧舟放在管式炉中,通入氩气,升温至330℃,反应30min后随炉冷却至室温后取出产物进行研磨,即得到类石墨烯二硫化钼。
本对比例制备的类石墨烯二硫化钼的Raman图谱如图5所示,高分辨率SEM图如图6所示。
图5中Raman图谱中E2g 1与Ag 1值分别为382.2和405.1,位移差为22.9,参照拉曼谱差值与二硫化钼层数之间关系的相关文章(Li H,Zhang Q,Yap C C R,et al.From Bulk toMonolayer MoS2:Evolution of Raman Scattering[J].Advanced FunctionalMaterials,2012,22(7):1385-1390.)可知,位移差小于25,该产物的层数为1~5层,属于少层结构二硫化钼,即表明本实施例所制备样品为类石墨烯二硫化钼。图6中高分辨率SEM图显示为少层的类石墨烯二硫化钼。综合附图可以得出本实施例所制备的样品为类石墨烯二硫化钼。
从对比例6和实施例1的对比可以看出,插层二硫化钼粉末与蛋白类物质的配比关系对是否能够生成类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料至关重要。当蛋白类物质大量过量时,再配合适当的反应条件,才会生成复合材料,而当蛋白类物质适量或少量时,再配合适当的反应条件,则只能生成类石墨烯二硫化钼。
Claims (8)
1.一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一,将二硫化钼粉末加入到插层溶液中进行插层反应,反应完成后过滤、烘干,得到插层二硫化钼粉末;
所述的插层溶液为氯酸钾、硝酸钠、浓硫酸和双氧水组成的混合溶液;
所述的二硫化钼粉末与氯酸钾、硝酸钠、质量浓度98%的浓硫酸和质量浓度30%的双氧水之间的配比关系为1g:(1~4)g:(0.5~2)g:(9~40)mL:(4~20)mL;
步骤二,将步骤一制得的插层二硫化钼粉末与蛋白类物质和水混合并搅拌均匀,干燥、研磨,得到前驱体粉末;
所述的插层二硫化钼粉末与蛋白类物质和水之间的配比关系为2g:(2~7)g:(20~70)g;
步骤三,前驱体粉末在保护气体下进行还原反应,反应完全后冷却,取出反应产物,研磨后即得到类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的蛋白类物质为络氨酸、色氨酸、苯丙氨酸或苏氨酸。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的二硫化钼粉末与氯酸钾、硝酸钠、质量浓度98%的浓硫酸和质量浓度30%的双氧水之间的配比关系为1g:2g:1g:23mL:7mL。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的插层二硫化钼粉末与蛋白类物质和水之间的配比关系为2g:2.2g:22g。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤一中,所述的插层反应的过程为:将二硫化钼粉末加入混合溶液中,加热至10~30℃反应1~3h,然后在30~70℃并搅拌20~50min,75~100℃下搅拌反应10~30min,然后抽滤、干燥,得到插层二硫化钼粉末。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤二中,所述的插层二硫化钼粉末、蛋白类物质和水混合搅拌均匀后,在干燥箱中的50~100℃温度下经过6~24h干燥,研磨,得到前驱体粉末。
7.如权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤三中,所述的还原反应的过程为:将步骤二中所得的前驱体粉末装入烧舟,放入管式炉中,持续通入保护气氛进行反应,反应完成后随炉冷却至室温后取出还原产物,即得到类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料;
所述的蛋白类物质为络氨酸时,还原反应的温度为280~400℃,保温时间为120~150min;所述的蛋白类物质为色氨酸时,还原反应的温度为240~320℃,保温时间为90~150min;所述的蛋白类物质为苯丙氨酸时,还原反应的温度为250~320℃,保温时间为60~90min;所述的蛋白类物质为苏氨酸时,还原反应的温度为200~300℃,保温时间为70~100min。
8.如权利要求1至7任一权利要求所述的方法,其特征在于,所述的保护气氛为氮气或氩气。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610962902.2A CN106622297B (zh) | 2016-11-04 | 2016-11-04 | 一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610962902.2A CN106622297B (zh) | 2016-11-04 | 2016-11-04 | 一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106622297A true CN106622297A (zh) | 2017-05-10 |
CN106622297B CN106622297B (zh) | 2018-12-14 |
Family
ID=58820711
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610962902.2A Active CN106622297B (zh) | 2016-11-04 | 2016-11-04 | 一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106622297B (zh) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101857195A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-10-13 | 哈尔滨工业大学 | 高效率机械剥离层状化合物的方法 |
WO2013185188A1 (pt) * | 2012-06-13 | 2013-12-19 | Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras | Método de preparo de catalisadores à base de sulfeto de molibdênio para produção de álcoois a partir de gás de síntese |
CN104495935A (zh) * | 2014-12-03 | 2015-04-08 | 安徽百特新材料科技有限公司 | 一种二硫化钼纳米片层的剥离制备方法 |
CN105664975A (zh) * | 2016-03-14 | 2016-06-15 | 金堆城钼业股份有限公司 | 一种层状MoS2-Bi2MoO6纳米复合材料的制备方法 |
CN105668631A (zh) * | 2016-03-14 | 2016-06-15 | 西安建筑科技大学 | 一种单层或少层二硫化钼纳米材料的制备方法 |
CN105789595A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-07-20 | 绍兴文理学院 | 一种石墨烯/二硫化钼复合材料的制备方法 |
-
2016
- 2016-11-04 CN CN201610962902.2A patent/CN106622297B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101857195A (zh) * | 2010-05-21 | 2010-10-13 | 哈尔滨工业大学 | 高效率机械剥离层状化合物的方法 |
WO2013185188A1 (pt) * | 2012-06-13 | 2013-12-19 | Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras | Método de preparo de catalisadores à base de sulfeto de molibdênio para produção de álcoois a partir de gás de síntese |
CN104495935A (zh) * | 2014-12-03 | 2015-04-08 | 安徽百特新材料科技有限公司 | 一种二硫化钼纳米片层的剥离制备方法 |
CN105664975A (zh) * | 2016-03-14 | 2016-06-15 | 金堆城钼业股份有限公司 | 一种层状MoS2-Bi2MoO6纳米复合材料的制备方法 |
CN105668631A (zh) * | 2016-03-14 | 2016-06-15 | 西安建筑科技大学 | 一种单层或少层二硫化钼纳米材料的制备方法 |
CN105789595A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-07-20 | 绍兴文理学院 | 一种石墨烯/二硫化钼复合材料的制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
YAJIE CHEN等: "Hierarchical MoS2/Bi2MoO6 composites with synergistic effect for enhanced visible photocatalytic activity", 《APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL》 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106622297B (zh) | 2018-12-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chen et al. | Ultrathin Co-Co LDHs nanosheets assembled vertically on MXene: 3D nanoarrays for boosted visible-light-driven CO2 reduction | |
Sun et al. | Ti3C2 MXene-bridged Ag/Ag3PO4 hybrids toward enhanced visible-light-driven photocatalytic activity | |
Yuan et al. | Liquid exfoliation of g-C3N4 nanosheets to construct 2D-2D MoS2/g-C3N4 photocatalyst for enhanced photocatalytic H2 production activity | |
Bellamkonda et al. | Highly active and stable multi-walled carbon nanotubes-graphene-TiO2 nanohybrid: An efficient non-noble metal photocatalyst for water splitting | |
Li et al. | Multifunctional graphene-based composite photocatalysts oriented by multifaced roles of graphene in photocatalysis | |
Qin et al. | Sulfur-doped porous graphitic carbon nitride heterojunction hybrids for enhanced photocatalytic H2 evolution | |
Zhao et al. | Hydroxylated carbon nanotube/carbon nitride nanobelt composites with enhanced photooxidation and H2 evolution efficiency | |
Zhang et al. | Synthesis of halogen doped graphite carbon nitride nanorods with outstanding photocatalytic H2O2 production ability via saturated NH4X (X= Cl, Br) solution-hydrothermal post-treatment | |
Dang et al. | Facile and green synthesis of titanate nanotube/graphene nanocomposites for photocatalytic H2 generation from water | |
Liu et al. | 2D/2D g-C3N4/TiO2 with exposed (001) facets Z-Scheme composites accelerating separation of interfacial charge and visible photocatalytic degradation of Rhodamine B | |
CN109395749B (zh) | 卤氧铋纳米材料、其制备方法和应用 | |
Wan et al. | Ternary composites of TiO2 nanotubes with reduced graphene oxide (rGO) and meso-tetra (4-carboxyphenyl) porphyrin for enhanced visible light photocatalysis | |
Chen et al. | One-step solid state synthesis of facet-dependent contact TiO2 hollow nanocubes and reduced graphene oxide hybrids with 3D/2D heterojunctions for enhanced visible photocatalytic activity | |
Zhao et al. | 1T-and 2H-mixed phase MoS2 nanosheets coated on hollow mesoporous TiO2 nanospheres with enhanced photocatalytic activity | |
CN106564952B (zh) | 一种糖类有机碳还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法 | |
Zhou et al. | Design of ap–n heterojunction in 0D/3D MoS 2/gC 3 N 4 composite for boosting the efficient separation of photogenerated carriers with enhanced visible-light-driven H 2 evolution | |
Tanveer et al. | Atypical BiOCl/Bi2S3 hetero-structures exhibiting remarkable photo-catalyst response | |
Wang et al. | Synthesizing pyridinic-N dominate-doped graphene/BiVO4 nanocomposite as a superior photocatalyst for degradation under visible-irradiation | |
Xu et al. | MOF derived carbon modified porous TiO2 mixed-phase junction with efficient visible-light photocatalysis for cyclohexane oxidation | |
Fu et al. | Study on preparation, photocatalytic performance and degradation mechanism of polymeric carbon nitride/Pt/nano-spherical MoS2 composite | |
Zhang et al. | A review on black-phosphorus-based composite heterojunction photocatalysts for energy and environmental applications | |
Wu et al. | MoS2 and g-C3N4 nanosheet co-modified Bi2WO6 ternary heterostructure catalysts coupling with H2O2 for improved visible photocatalytic activity | |
Ke et al. | Improved performance of visible-light photocatalytic H2-production and Cr (VI) reduction by waste pigeon guano doped g-C3N4 nanosheets | |
Zhang et al. | Facile synthesis of cadmium phosphorus trisulfide nanosheets for highly efficient photocatalytic performance | |
CN106564962B (zh) | 一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-四氧化三铁复合材料的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |