CN107500359B - 一种Ag2S-MoS2片状自组装复合球状粉体的简易合成方法 - Google Patents

一种Ag2S-MoS2片状自组装复合球状粉体的简易合成方法 Download PDF

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Abstract

一种Ag2S‑MoS2片状自组装复合球状粉体的简易合成方法，涉及光催化材料制备技术领域。将氨基酸、四水合钼酸铵、硫脲、硝酸银和偏钒酸铵溶解于水中，搅拌混合均匀；然后将搅拌混合液转入反应釜中，将反应釜盖好并放到恒温鼓风烘箱中进行反应，反应完全后经后处理得到黑色的Ag2S‑MoS2片状自组装复合球状粉体。本发明通过氨基酸辅助水热法成功地获得了一种Ag2S‑MoS2片状自组装复合球状粉体。通过系列实验结果表明通过不同氨基酸作为模板和原料能成功制备出片状自组装Ag2S‑MoS2微米球形复合粉体，其具有粒度分布较窄、形貌分布均一和粒径可控等特点。

Description

一种Ag2S-MoS2片状自组装复合球状粉体的简易合成方法
技术领域
本发明涉及光催化材料制备技术领域，具体是涉及一种Ag2S-MoS2片状自组装复合球状粉体的简易合成方法。
背景技术
MoS2主要用于光催化制氢与光催化降解。光催化降解的主要目的是减小由水污染带来的环境问题，而光催化制氢可以缓解化石燃料的日益减少引起的能源危机，并且可以明显改善环境污染。MoS2是一种带系窄的导体材料，在可见光波段有较高的响应，是应用前景非常广的催化剂。Hu等人研究了不同形貌纳米级以及微米级的MoS2颗粒在可见光下对SO4 2-的降解率，随时间的增长，MoS2纳米片的催化降解效率越高，其次是微米级的MoS2，最后是纳米级的MoS2纳米球。而三者的比表面积由大到小依次是：MoS2纳米薄片、MoS2纳米微球和微米级的MoS2。
目前关于一锅法合成Ag2S-MoS2片状组装复合球状粉体的报道较少。
发明内容
针对目前存在的上述技术问题，本发明提供了一种工艺简单、成本低、适合工业化规模生产的Ag2S-MoS2片状自组装复合球状粉体的简易合成方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种Ag2S-MoS2片状自组装复合球状粉体的简易合成方法，将氨基酸、四水合钼酸铵、硫脲、硝酸银和偏钒酸铵溶解于水中，搅拌混合均匀；然后将搅拌混合液转入反应釜中，将反应釜盖好并放到恒温鼓风烘箱中进行反应，反应完全后经后处理得到黑色的Ag2S-MoS2片状自组装复合球状粉体。
作为本发明的优选技术方案，氨基酸选自甘氨酸或L-天冬氨酸，氨基酸、四水合钼酸铵、硫脲、硝酸银和偏钒酸铵之间的摩尔比为2～15：1：4～16：0.1～0.2：0.1～0.2，混合溶液中钼酸铵的体积摩尔浓度为0.05～0.15mol/L。
作为本发明的进一步优选技术方案，反应温度为140～180℃，反应时间为10～36h。后处理是将反应产物固液分离后分别使用无水乙醇及去离子水交替洗涤，然后置于恒温干燥箱中进行干燥，恒温干燥箱中干燥温度为20～60℃，干燥时间为3～10h。
本发明通过氨基酸辅助水热法成功地获得了一种Ag2S-MoS2片状自组装复合球状粉体。通过系列实验结果表明通过不同氨基酸作为模板和原料能成功制备出片状自组装Ag2S-MoS2微米球形复合粉体，其具有粒度分布较窄、形貌分布均一和粒径可控等特点。与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)、本发明工艺简单，整个制备体系容易构建、操作简便、条件易控、成本低廉、产物组成易控、产物分布均匀、不易团聚、适合于大规模工业生产。
2)、本发明是采用常规可溶性钼酸铵作为反应物，在制备过程中不添加其它的辅助物质，产生的副产物少，对环境污染较小，是一种环保型合成工艺。
3)、本发明制备的产物具有良好的催化活性，能用在环境污染修复和电池电极材料等方面。
附图说明
以下结合实施例和附图对本发明的Ag2S-MoS2片状自组装复合球状粉体的简易合成方法作出进一步的详述。
图1是实施例1制备的Ag2S-MoS2复合球状粉体的场发射扫描电镜(FE-SEM)图(图a、b分别对应低、高倍率图像)；
图2是实施例1制备的Ag2S-MoS2复合球状粉体的元素分析图(EDS)；
图3是实施例1制备的Ag2S-MoS2复合球状粉体的XRD图(a为Ag2S-MoS2复合球状粉体的XRD图及其与Ag2S的标准卡片JCPDS(14-0072)对比图，b为Ag2S-MoS2复合球状粉体与纯的MoS2的XRD对比图)；
图4是实施例1制备的Ag2S-MoS2复合球状粉体的TG图；
图5是实施例2制备的Ag2S-MoS2复合球状粉体的场发射扫描电镜(FE-SEM)图(图a、b分别对应低、高倍率图像)；
图6是实施例3制备的Ag2S-MoS2复合球状粉体的场发射扫描电镜(FE-SEM)图(图a、b分别对应低、高倍率图像)。
具体实施方式
实施例1
(1)分别称取1.8538g四水合钼酸铵、0.4567g硫脲、1.1260g甘氨酸、0.0255g硝酸银和0.0263g偏钒酸铵倒入烧杯中，加入15mL去离子水溶解。然后放在磁力搅拌器上搅拌30min。
(2)将搅拌混合液转入事先洗好的25mL反应釜中，再用5mL去离子水将烧杯冲洗后倒入反应釜中；将反应釜盖好放到恒温鼓风烘箱中，设置温度为180℃，反应10h；待反应结束后，取出反应釜，将反应后生成的粉末用离心机离心，并分别用无水乙醇和去离子水交替洗涤数次，将洗涤后粉末放到恒温干燥箱中，设置温度为30℃，干燥5h得到干燥的黑色粉末。
图1是实施例1制备的Ag2S-MoS2复合球状粉体的场发射扫描电镜(FE-SEM)图(图a、b分别对应低、高倍率图像)。由图1a可知所得到的复合球状粉体形貌较均一，平均粒度为1μm；由图1b可知球状颗粒是由片状自组装而成的(MoS2)，片的厚度均为纳米级。上面的插片为负载的产物Ag2S。对图1b进行局部EDS分析，如图2所示，表明其中确实含有元素Ag和S。
图3是实施例1制备的Ag2S-MoS2复合球状粉体的XRD图。由图3a可以看出，与Ag2S的标准卡片JCPDS(14-0072)对比可知，所得产物中硫化银为单斜结构的体相Ag2S；图3a中Ag2S在20.433°出现一个衍射峰(-101)，这是Ag2S的衍射峰。之后2θ分别在26.322°，28.966°， 31.52°，34.385°，34.7°，37.104°，37.718°，40.739°，43.406°，46.208°，47.754°，48.761°， 53.277°，58.073°，62.585°，63.202°，63.734°，67.915°分别出现了Ag2S的(012)，(111)， (-112)，(-121)，(013)，(-103)，(031)，(200)，(-123)，(-212)，(014)，(-141)， (-134)，(232)晶面。图3b中，上面的衍射峰为Ag2S-MoS2的X-射线衍射曲线，下面的衍射曲线为MoS2的X-射线衍射曲线，二硫化钼的特征峰出现宽化的现象，这应该和二硫化钼的尺寸有关。从图3b中可以看出MoS2的某些特征峰和硫化银的特征峰重合，如在29.355°时出现的(004)衍射峰。
图4是实施例1制备的Ag2S-MoS2复合球状粉体的TG图。由图4可知，实施例1制备的Ag2S-MoS2复合球状粉体在高温烧结的过程中产生了较小的质量损失。由开始温度到70℃附近时产品的曲线呈明显的下降趋势，这是产物中无水乙醇的分解，这一阶段质量损失为0.22％，剩余质量为99.78％。这表明样品中有0.22％的无水乙醇。直到当温度升高到160℃左右时曲线又开始呈明显的下降趋势，下降速度为0.04％/10℃。当温度下降至790℃时，质量损失为2.44％，剩余质量为97.56％。综上所述，除去样品损失的0.22％的无水乙醇，还损失了2.22％。这就表明Ag2S-MoS2复合球状粉体中硫化银所占的质量比约为2.22％。
实施例2
(1)分别称取0.9269g四水合钼酸铵、0.5709g硫脲、0.1996g L-天冬氨酸、0.1911g硝酸银和0.0175g偏钒酸铵倒入烧杯中，加入15mL去离子水溶解。然后放在磁力搅拌器上搅拌30min。
(2)将搅拌混合液转入事先洗好的25mL反应釜中，再用5mL去离子水将烧杯冲洗后倒入反应釜中；将反应釜盖好放到恒温鼓风烘箱中，设置温度为160℃，反应24h；待反应结束后，取出反应釜，将反应后生成的粉末用离心机离心，并分别用无水乙醇和去离子水交替洗涤数次，将洗涤后粉末放到恒温干燥箱中，设置温度为40℃，干燥10h得到干燥的黑色粉末。
图5是实施例2制备的Ag2S-MoS2复合球状粉体的场发射扫描电镜(FE-SEM)图(图a、b分别对应低、高倍率图像)。由图5a可知，所得到的Ag2S-MoS2复合球状粉体形貌均一，平均粒径为1.5μm，且结晶性好；同时，球状颗粒的表面粗糙，是由更细小的纳米片状组装而成。图5b可以观察到Ag2S纳米片均匀的分布在球形MoS2粉体的表面从而形成 Ag2S-MoS2复合球状粉体。
实施例3
(1)分别称取2.7807g四水合钼酸铵、2.7403g硫脲、2.5336g甘氨酸、0.0764g硝酸银和0.0263g偏钒酸铵倒入烧杯中，加入15mL去离子水溶解。然后放在磁力搅拌器上搅拌30min。
(2)将搅拌混合液转入事先洗好的25mL反应釜中，再用5mL去离子水将烧杯冲洗后倒入反应釜中；将反应釜盖好放到恒温鼓风烘箱中，设置温度为140℃，反应36h；待反应结束后，取出反应釜，将反应后生成的粉末用离心机离心，并分别用无水乙醇和去离子水交替洗涤数次，将洗涤后粉末放到恒温干燥箱中，设置温度为60℃，干燥3h得到干燥的黑色粉末。
图6是实施例3制备的Ag2S-MoS2复合球状粉体的场发射扫描电镜(FE-SEM)图(图a、b分别对应低、高倍率图像)。由图6a可知，所得到的Ag2S-MoS2复合球状粉体形貌均一，平均粒径为0.5μm，且结晶性好；同时，球状颗粒的表面粗糙，是由更细小的纳米片状组装而成。图6b可以观察到Ag2S纳米片均匀的分布在球形MoS2粉体的表面从而形成 Ag2S-MoS2复合球状粉体。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种Ag2S-MoS2片状自组装复合球状粉体的简易合成方法，其特征在于，将氨基酸、四水合钼酸铵、硫脲、硝酸银和偏钒酸铵溶解于水中，搅拌混合均匀；然后将搅拌混合液转入反应釜中，将反应釜盖好并放到恒温鼓风烘箱中进行反应，反应完全后经后处理得到黑色的Ag2S-MoS2片状自组装复合球状粉体；
氨基酸选自甘氨酸或L-天冬氨酸；
氨基酸、四水合钼酸铵、硫脲、硝酸银和偏钒酸铵之间的摩尔比为2～15：1：4～16：0.1～0.2：0.1～0.2；
混合溶液中钼酸铵的体积摩尔浓度为0.05～0.15mol/L；
反应温度为140～180℃，反应时间为10～36h。
2.如权利要求1所述的简易合成方法，其特征在于，后处理是将反应产物固液分离后分别使用无水乙醇及去离子水交替洗涤，然后置于恒温干燥箱中进行干燥。
3.如权利要求2所述的简易合成方法，其特征在于，恒温干燥箱中干燥温度为20～60℃，干燥时间为3～10h。
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