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Abstract

本发明提供了一种MoS2/WS2纳米层状复合材料的制备方法，步骤如下：将钼酸铵加入到去离子水中，配成钼酸铵水溶液；向钼酸铵水溶液中加入盐酸羟胺和十六烷基三甲基溴化铵，溶解，得到混合液A；在密封环境和搅拌的条件下，向混合液A中加入六氯化钨，得到混合液B；向混合液B中逐滴加入硫代乙酰胺溶液，连续搅拌，得到混合液C；将混合液C转移至聚四氟乙烯为内衬的不锈钢反应釜中进行水热反应，反应完毕后，自然冷却至室温，离心收集产物，洗涤，干燥，得到MoS2/WS2纳米层状复合材料。本方法反应条件温和，工艺简单，产率高且重现性好，所制备的MoS2/WS2纳米层状复合材料可应用于润滑油添加剂、光电材料、储氢、光催化等领域。

Description

一种MoS2/WS2纳米层状复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉纳米复合材料领域，具体的，是一种MoS2/WS2纳米层状复合材料的制备方法。
背景技术
近年来，过渡金属硫族化物MX2(M＝Mo，W，Nb等；X＝S，Se，Te)，由于其独特的物理化学性质和新颖的结构，受到人们的广泛关注和深入研究，这些物质被广泛用作锂离子电池电极、润滑油添加剂、新型催化剂以及热电材料等，其中，MoS2作为过渡金属硫族化物中的重要一员，由于其特殊的六方晶系层状结构，而使其具有许多奇特的性质，在MoS2的晶体结构中，S-Mo-S层内通过强的化学键结合，而层与层之间通过弱的范德华力相结合，层与层很容易剥离，具有良好的各向异性及较低的摩擦系数。具有纳米结构的MoS2在许多性能上得到了进一步提升，突出地表现在以下几个方面：比表面积极大，吸附能力更强，反应活性高，催化性能尤其是催化氢化脱硫的性能更强，可用来制备特殊催化材料与贮气材料；纳米MoS2薄层的能带差接近1.78eV，与光的能量相匹配，在光电池材料上有应用前景；随着MoS2的粒径变小，它在摩擦材料表面的附着性与覆盖程度都明显提高，抗磨、减摩性能也得到成倍提高。
同样地，WS2作为过渡金属硫族化物的一员，具有很低的摩擦系数(0.03)，较高的抗极压性能和抗氧化性能(空气中450℃开始分解，650℃完全分解，真空中1100℃开始分解，2000℃完全分解)。适用于高温、高压、高真空、高负荷、高转速、高辐射、强腐蚀、超低温等各种苛刻条件下的润滑。同时，WS2对金属表面有很好的吸附能力。可以添加在工程塑料中做成润滑原件或与某些挥发性溶剂混合均匀后、喷涂于金属表面，在冲锻中用以提高模具的寿命和工件表面的光洁度。二硫化钨粉剂也可与油类、脂类配成二硫化钨油剂、二硫化钨油膏、二硫化钨蜡及其他固体润滑块与润滑膜。
基于MoS2和WS2的优良特性，MoS2/WS2纳米复合材料会展现出相对其单一材料更加全面、优异的性能。对于纳米层状复合材料，目前大多研究集中于石墨烯基的纳米复合材料，如石墨烯/二硫化钼纳米复材料，而在WS2基纳米复合材料领域的研究较少。因此，本发明公开了一种MoS2/WS2纳米层状复合材料的制备方法，并在摩擦学、催化、锂电等领域具有良好的发展前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种MoS2/WS2纳米层状复合材料的制备方法，以提高及综合利用二硫化钼和二硫化钨的电学、热学、催化和摩擦学等性能以及扩展其应用领域。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种MoS2/WS2纳米层状复合材料的制备方法，步骤如下：
将一定量的钼酸铵粉末添加到去离子水中，充分搅拌后超声处理30min，然后称取盐酸羟胺加入到上述钼酸铵溶液中制得混合溶液，磁力搅拌5min，称取硫代乙酰胺溶于去离子水中充分搅拌后备用，接着，称取六氯化钨粉末放入上述盐酸羟胺与钼酸铵的混合溶液中，不断搅拌，并在烧杯口覆盖一层保鲜膜，最后，将备用的硫代乙酰胺溶液用滴管逐滴滴加到上述分散液中并不断搅拌5min，最后将混合液移入100mL聚四氟乙烯为内衬的不锈钢反应釜中，于220℃的条件下水热24h，自然冷却至室温，离心收集产物，用去离子水和无水乙醇对产物进行洗涤，最后在60℃下干燥12h，得到MoS2/WS2纳米层状复合材料。
概括为如下步骤：
步骤1、将钼酸铵加入到去离子水中，配成钼酸铵水溶液；向钼酸铵水溶液中加入盐酸羟胺和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，溶解，得到混合液A；在密封环境和搅拌的条件下，向混合液A中加入六氯化钨，得到混合液B；
步骤2、向步骤1得到的混合液B中逐滴加入硫代乙酰胺溶液，连续搅拌，得到混合液C；
步骤3、将步骤2得到的混合液C转移至聚四氟乙烯为内衬的不锈钢反应釜中进行水热反应，反应完毕后，自然冷却至室温，离心收集产物，洗涤，干燥，得到MoS2/WS2纳米层状复合材料。
步骤1中，制备混合液B时，所使用的钼酸铵、去离子水、盐酸羟胺、十六烷基三甲基溴化铵、六氯化钨的用量比为0.5g：30～50mL：0.75g：0.1g：0.45g。
步骤2中，制备混合液C时，所使用的混合液B与硫代乙酰胺溶液的体积比为3～5：2；所述硫代乙酰胺溶液的浓度为37.5mg/mL。
步骤2中，所述逐滴加入的速度为1滴/秒。
步骤3中，所述水热反应的温度为220℃，反应时间为24h。
在制备过程中，钼酸铵与辅助剂CTAB的质量比为5:1；在制备过程中，钼酸盐为钼酸铵，钨源为六氯化钨，硫源为硫代乙酰胺，CTAB为辅助剂；在制备过程中，六氯化钨在钼酸铵与盐酸羟胺及CTAB后加入并覆盖保鲜膜能有效的防止六氯化钨的氧化；在制备过程中，反应温度为220℃能很好的调节MoS2与WS2的有效合成。
有益效果：
本发明的合成方法具有反应条件温和，工艺简单，产率高且重现性好的优点，所制备的MoS2/WS2纳米层状复合物可应用于润滑油添加剂、光电材料、储氢、光催化等领域。
附图说明
图1为合成的MoS2/WS2纳米层状复合材料的XRD图。
图2为合成的MoS2/WS2纳米层状复合材料的SEM图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1
将0.5g钼酸铵粉末添加到去40mL离子水中，充分搅拌后超声处理30min，然后称取1.0g盐酸羟胺加入到上述钼酸铵溶液中制得混合溶液，磁力搅拌5min，称取0.1g CTAB加入到上述混合液中并不断搅拌，接着，称取0.75g硫代乙酰胺溶于20mL去离子水中充分搅拌后备用，然后在称取0.45g六氯化钨粉末放入上述盐酸羟胺与钼酸铵及CTAB的混合溶液中，不断搅拌，并在烧杯口覆盖一层保鲜膜，最后，将备用的硫代乙酰胺溶液用滴管逐滴滴加到上述分散液中并不断搅拌5min，最后将混合液移入100mL聚四氟乙烯为内衬的不锈钢反应釜中，于220℃的条件下水热24h，自然冷却至室温，离心收集产物，用去离子水和无水乙醇对产物进行洗涤，最后在60℃下干燥12h，得到MoS2/WS2纳米层状复合材料。
图1为合成的MoS2/WS2纳米层状复合材料的XRD图。通过XRD表征可以看出MoS2/WS2纳米层状复合材料的特征峰与MoS2和WS2的特征峰有着很好的吻合，说明通过该方法合成的MoS2/WS2纳米复合材料有着很好的结晶度和化学纯度。
图2为合成的MoS2/WS2纳米层状复合材料的SEM图。通过透射电子显微镜可以很明显地看出MoS2与WS2有着很好的结合，成功制备了MoS2/WS2纳米层状复合材料。
实施例2
将0.5g钼酸铵粉末添加到去30mL离子水中，充分搅拌后超声处理30min，然后称取1.0g盐酸羟胺加入到上述钼酸铵溶液中制得混合溶液，磁力搅拌5min，称取0.1g CTAB加入到上述混合液中并不断搅拌，接着，称取0.75g硫代乙酰胺溶于20mL去离子水中充分搅拌后备用，然后在称取0.45g六氯化钨粉末放入上述盐酸羟胺与钼酸铵及CTAB的混合溶液中，不断搅拌，并在烧杯口覆盖一层保鲜膜，最后，将备用的硫代乙酰胺溶液用滴管逐滴滴加到上述分散液中并不断搅拌5min，最后将混合液移入100mL聚四氟乙烯为内衬的不锈钢反应釜中，于220℃的条件下水热24h，自然冷却至室温，离心收集产物，用去离子水和无水乙醇对产物进行洗涤，最后在60℃下干燥12h，得到MoS2/WS2纳米层状复合材料。
实施例3
将0.5g钼酸铵粉末添加到去50mL离子水中，充分搅拌后超声处理30min，然后称取1.0g盐酸羟胺加入到上述钼酸铵溶液中制得混合溶液，磁力搅拌5min，称取0.1g CTAB加入到上述混合液中并不断搅拌，接着，称取0.75g硫代乙酰胺溶于20mL去离子水中充分搅拌后备用，然后在称取0.45g六氯化钨粉末放入上述盐酸羟胺与钼酸铵及CTAB的混合溶液中，不断搅拌，并在烧杯口覆盖一层保鲜膜，最后，将备用的硫代乙酰胺溶液用滴管逐滴滴加到上述分散液中并不断搅拌5min，最后将混合液移入100mL聚四氟乙烯为内衬的不锈钢反应釜中，于220℃的条件下水热24h，自然冷却至室温，离心收集产物，用去离子水和无水乙醇对产物进行洗涤，最后在60℃下干燥12h，得到MoS2/WS2纳米层状复合材料。

Claims (5)

1.一种MoS2/WS2纳米层状复合材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1、将钼酸铵加入到去离子水中，配成钼酸铵水溶液；向钼酸铵水溶液中加入盐酸羟胺和十六烷基三甲基溴化铵，溶解，得到混合液A；在密封环境和搅拌的条件下，向混合液A中加入六氯化钨，得到混合液B；
步骤2、向步骤1得到的混合液B中逐滴加入硫代乙酰胺溶液，连续搅拌，得到混合液C；
步骤3、将步骤2得到的混合液C转移至聚四氟乙烯为内衬的不锈钢反应釜中进行水热反应，反应完毕后，自然冷却至室温，离心收集产物，洗涤，干燥，得到MoS2/WS2纳米层状复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种MoS2/WS2纳米层状复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，制备混合液B时，所使用的钼酸铵、去离子水、盐酸羟胺、十六烷基三甲基溴化铵、六氯化钨的用量比为0.5g：30～50mL：0.75g：0.1g：0.45g。
3.根据权利要求1所述的一种MoS2/WS2纳米层状复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，制备混合液C时，所使用的混合液B与硫代乙酰胺溶液的体积比为3～5：2；所述硫代乙酰胺溶液的浓度为37.5mg/mL。
4.根据权利要求1所述的一种MoS2/WS2纳米层状复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，所述逐滴加入的速度为1滴/秒。
5.根据权利要求1所述的一种MoS2/WS2纳米层状复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述水热反应的温度为220℃，反应时间为24h。
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