CN108176393A - 一种有序、高密度Ag-Al2O3-MoS2纳米结构的制备方法 - Google Patents

一种有序、高密度Ag-Al2O3-MoS2纳米结构的制备方法 Download PDF

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周青伟
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Abstract

本发明为一种有序、高密度Ag‑Al2O3‑MoS2纳米结构的制备方法。该方法通过化学气相沉积法在普通光学玻璃片上制备单层二硫化钼；在制备的电阳极氧化铝模板表面热蒸镀一层银纳米薄膜，然后放入原子层沉积腔中保温形成银纳米颗粒并镶嵌在有序排列的氧化铝模板孔洞中，形成有序、高密度的银纳米球阵列；通入气相前驱体，在银纳米颗粒表面沉积一层Al2O3薄膜，得到Ag‑Al2O3核壳纳米球阵列结构；取出所得样品，将单层二硫化钼通过湿法转移的方式转移到制备的Ag‑Al2O3核壳纳米球阵列结构上，并利用甲苯溶液除去转移时所使用的支撑层聚苯乙烯(PS)，以形成有序、高密度Ag‑Al2O3‑MoS2纳米结构，并应用于光催化产氢测试。

Description

一种有序、高密度Ag-Al2O3-MoS2纳米结构的制备方法
技术领域
本发明涉及纳米材料制备领域以及光催化领域，尤其涉及一种有序、高密度Ag-Al2O3-MoS2纳米结构的制备方法。
背景技术
从目前全球能源使用格局来看，化石燃料仍然占据主导地位，但是由于化石燃料短时间内难以再生及使用过程中产生的二氧化碳、氮氧化合物等气体，对于地球的气候和环境产生了难以估量的影响。如何为不断增长的人口提供方便、清洁以及高效的能源是各国需要解决的一大问题。因此如太阳能、水能、风能等可持续性能源正逐渐成为可替代化石燃料的选择。然而，将以上能量储存并集成到电网中是各国当前面临的一大挑战。氢气具有很高的能量密度，由于其燃烧产物只有水，通常被认为是一种完美的清洁能源载体。通过光电化学分解水的方式，将太阳能转变成化学能是非常有前途的方式，然而，要使分解水的成本降低，重大的技术突破是非常有必要的，关键之处在于从地球上丰富的材料中开发出高活性、高稳定性的催化剂组分。
现在已知的材料中，铂及铂系金属是析氢反应效率最高的催化剂，但是其资源有限性和极高的成本限制了它的商业化应用。鉴于目前全球对于能源的强烈需求，寻找出一种具有高催化活性的廉价替代物，来取代铂在析氢催化剂中的地位是十分必要的。近来，纳米结构二硫化钼因为其硫边缘束缚氢原子的自由能与铂很接近，已经被确认为铂系催化剂潜在的替代物，然而单纯二硫化钼的催化析氢性能由于活性边缘点数目的有限性以及糟糕的导电性而受到限制。
近年来发展迅速的表面等离子体共振(SPR)为克服光催化剂效率受到限制的现象提供了一个很好的机会。光催化剂通过利用光生载流子(电子和空穴)开始氧化还原反应，实现太阳能到化学能的转变。金属纳米颗粒，特别是金、银、铜等货币金属在可见光区域及近可见光区域产生的特征局部表面等离子体共振(LSPR)有助于在光催化过程中提高对可见光及近可见光区域的光吸收，将产生的等离子体能量通过同时发生的等离子体诱导共振能量转移(PIRET)和直接电子转移(DET)的方式，从纳米金属离子转移到半导体中，并在半导体上产生电子-空穴对，对光催化剂的效率提高产生有利影响。当前有高密度银(Ag)纳米球阵列的制备以及制备Ag-Al2O3-Ag核壳纳米结构应用于表面拉曼增强散射(SERS)领域的有关专利及文章，主要是以电化学腐蚀法制得的阳极氧化铝为模板，经过溅射Ag金属到模板上，另外还结合原子层沉积技术在银上沉积氧化铝，但是将这种高密度Ag纳米球以及Ag-Al2O3-Ag核壳纳米结构作为工作电极应用于光催化产氢会存在银直接与酸性溶液接触，在加电压的条件下，容易氧化变黑，损坏工作电极，而且存在催化效果不理想的局限性。
发明内容
本发明的目的为针对当前技术存在的不足，提供一种有序、高密度Ag-Al2O3-MoS2纳米结构的制备方法。该方法直接以普通光学玻璃为基底，分别以三氧化钼(MoO3)和单质硫为钼源及硫源，在其上面生长出单层二硫化钼，并通过湿法转移的方法将其转移到制备的高密度、有序Ag-Al2O3纳米核壳结构上，除去转移支撑层后得到一种可应用于光催化制氢领域的工作电极。
本发明的技术方案为：
一种有序、高密度Ag-Al2O3-MoS2纳米结构的制备方法，所述方法包括：
通过化学气相沉积(CVD)法在普通光学玻璃片上制备单层二硫化钼；在电化学腐蚀法制备的阳极氧化铝模板表面热蒸镀一层银纳米薄膜；将所得样品放入原子层沉积腔中加热至预设温度并保持3小时，使银薄膜固态脱湿以形成银纳米颗粒并镶嵌在有序排列的氧化铝模板孔洞中，形成有序、高密度的银纳米球阵列；在所预设温度下通入气相前驱体，在银纳米颗粒表面沉积一层Al2O3薄膜，得到Ag-Al2O3核壳纳米球阵列结构；取出所得样品，将使用化学气相沉积(CVD)法制备的单层二硫化钼通过湿法转移的方式转移到Ag-Al2O3核壳纳米球阵列结构上，并利用甲苯溶液除去转移时所使用的支撑层聚苯乙烯(PS)，以形成有序、高密度Ag-Al2O3-MoS2纳米结构；并应用于光催化产氢测试。
(1)通过化学气相沉积(CVD)法在普通光学玻璃片上制备单层二硫化钼，备用；其中，生长单层二硫化钼的条件为钼源3～5mg，硫源0.4～0.6g，温度为650～800℃，生长时间2～10min，钼源与硫源相距距离为30～50cm，载气气体为氩气(Ar)，载气气体流速为10～100sccm，每3.75平方厘米玻璃片上生长的二硫化钼4.2×10-4～1.2×10-3mg；
(2)通过电化学方法对铝片进行腐蚀，以铝片为阳极，铂丝电极为阴极，施加电压25～40伏，电解液为0.4～0.6mol/L草酸溶液，反应时间为12～24h，得到阳极氧化铝模板；然后将该模板放入超声清洗机中并依次使用去离子水、丙酮、乙醇、去离子水进行超声清洗；其中，超声功率为150～200W，频率为40KHz，超声时间分别是3～5分钟；
(3)将上一步得到的阳极氧化铝模板固定在高真空热蒸发镀膜***中的样品托盘上，位于钨舟的正上方，将银粒放在钨舟中，通电加热至980～1050℃，至舟中银融化成液体，热蒸镀一层银薄膜；其中，热蒸发腔内压强抽至3～5×10-4Pa，热蒸发的速率为样品台转动速度为10～50r/min，金属银薄膜的厚度为15～40nm；
(4)然后把热蒸镀银后的阳极氧化铝模板放入原子层沉积腔内，并且在150～250℃下保温2～4h；
(5)进行保温到达设定时间后，开始向原子层沉积腔内通入气相前驱体，三甲基铝和水分别作为铝源和氧源，通过脉冲循环在银纳米颗粒表面沉积一层Al2O3薄膜，得到Ag-Al2O3核壳纳米球阵列结构，包括：使用原子层沉积设备时的工作参数为：温度为150～250℃，压强133～399Pa，循环次数30～60次，三甲基铝的脉冲时间设置为0.001～0.005s，水的脉冲时间设置为0.0001～0.0005s；
(6)将步骤(1)中制备的单层二硫化钼通过湿法转移的方式转移到Ag-Al2O3核壳纳米球阵列结构上，并利用甲苯溶液除去转移支撑层聚苯乙烯(PS)，得到Ag-Al2O3-MoS2纳米结构。
所述的有序、高密度Ag-Al2O3-MoS2纳米结构材料的应用，将其用于制备光催化产氢的工作电极。
本发明的有益效果为：
本发明实施例提出了在阳极氧化铝基底上制备有序、高密度Ag-Al2O3-MoS2纳米结构：利用阳极氧化铝模板的有序、高密度分布的孔洞，使得固态脱湿后的银薄膜变成银球镶嵌在孔洞中，形成相应分布的纳米球阵列；再利用原子层沉积(ALD)技术在金属银纳米粒子(Ag-NPs)表面和间隙处均匀的沉积一层极薄的Al2O3纳米薄膜，形成Ag-Al2O3球状核壳纳米结构；将在普通光学玻璃上使用化学气相沉积(CVD)法制备的单层二硫化钼通过湿法转移的方式转移到Ag-Al2O3核壳纳米球阵列结构上，并利用甲苯溶液除去转移时所使用的支撑层聚苯乙烯(PS)，制得Ag-Al2O3-MoS2工作电极。具体体现为：
(1)通过化学气相沉积法直接在普通光学玻璃上生长单层MoS2，与传统的Si/SiO2、蓝宝石基底相比较，达到降低成本的效果；(2)制备过程简单，可大面积制备，通过热蒸镀和原子层沉积方法，可一次制备出直径4cm大小的Ag-Al2O3基底，可按所需大小裁剪作为转移基底；(3)制备的高密度、有序Ag-Al2O3-MoS2纳米结构与单纯二硫化钼相比较而言，在相同模拟光照条件下，其在-10mA时的电压(起始电压)从-500mV降低到-290mV，降低了210mV；另外在-600mV时的电流密度从30.2mA/cm-2增大到72.5mA/cm-2，增大了2.4倍。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一种有序、高密度Ag-Al2O3-MoS2纳米结构的制备方法及应用于光催化反应流程图；
图2是本发明应用实例有序、高密度Ag-Al2O3-MoS2纳米结构的制备示意图；
图3是本发明应用实例通过化学气相沉积(CVD)法制备单层二硫化钼的扫描电镜图，图中标尺为20μm；
图4是本发明应用实例所用的阳极氧化铝模板孔洞阵列的扫描电镜图，图中标尺为200nm；
图5是本发明应用实例在阳极氧化铝表面沉积的一层银纳米薄膜的SEM图，厚度约为25nm，图中标尺为200nm；
图6是本发明应用实例阳极氧化铝表面沉积的一层银纳米薄膜退火后所形成的有序银纳米球阵列的SEM图，图中标尺为200nm；
图7是本发明应用实例用原子层沉积的方法在有序银纳米球表面沉积一层Al2O3，形成的Ag-Al2O3核壳结构的SEM图，图中标尺为200nm；
图8是本发明应用实例用湿法转移方法将单层二硫化钼转移到Ag-Al2O3核壳结构上所形成的有序、高密度Ag-Al2O3-MoS2纳米结构的SEM图，图中标尺为1μm；
图9是本发明应用实例Ag-Al2O3有序核壳结构的TEM图，图中标尺为5nm；
图10是本发明应用实例玻碳电极(GC，作为基底提供导电性，不具备催化活性)、二硫化钼/GC、Ag-Al2O3-MoS2电极在相同模拟太阳光照条件下，得到的电化学线性扫描伏安(lsv)曲线图，横坐标为相对可逆氢电极(RHE)的电势，纵坐标为相对应的电流密度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
利用固态脱湿(solid state dewetting)直接在阳极氧化铝模板上形成金属银纳米粒子，银纳米粒子会镶嵌在模板的孔洞中，从而形成与模板孔洞相应的有序、大面积、高密度的金属纳米粒子阵列。这种简单的方法为低成本、大面积制备有序、高密度的阵列结构提供了可能。因此我们提出在阳极氧化铝模板基底上制备有序、高密度Ag-Al2O3-MoS2纳米结构。利用原子层沉积(ALD)技术在退火后形成的银纳米粒子(Ag-NPs)表面均匀的沉积一层极薄的Al2O3纳米薄膜，形成有序、高密度Ag-Al2O3球状核壳纳米结构。再将在普通光学玻璃上用化学气相沉积(CVD)法制备的单层二硫化钼通过湿法转移的方式转移到Ag-Al2O3核壳纳米球阵列结构上，并除去转移支撑层聚苯乙烯(PS)，制得Ag-Al2O3-MoS2工作电极，并应用于光催化产氢测试。
发明在于提供一种结合化学气相沉积(CVD)法、原子层沉积(ALD)工艺和热蒸发镀膜技术，制备一种具有光催化分解水效应的Ag-Al2O3-MoS2纳米结构。该方法制备工艺简单，均匀性好，可大面积制备。
如图1所示，为本发明实施例一种有序、高密度Ag-Al2O3-MoS2纳米结构的制备方法流程图，所述方法包括：
101、通过化学气相沉积法在普通光学玻璃上制备出单层二硫化钼(MoS2)，备用；
102、制备阳极氧化铝模板并在模板表面热蒸镀一层银纳米薄膜；
103、将所得样品放入原子层沉积腔中加热至预设温度，使银薄膜固态脱湿以形成银纳米颗粒并镶嵌在模板的孔洞中，形成有序、高密度的银纳米球阵列；在所预设温度下通入气相前驱体，三甲基铝和水分别作为铝源和氧源，在银纳米颗粒表面沉积一层Al2O3薄膜，得到Ag-Al2O3核壳纳米球阵列结构；
104、再将在普通光学玻璃上制备的单层二硫化钼通过湿法转移的方式转移到Ag-Al2O3核壳纳米球阵列结构上，并除去转移支撑层PS，即得Ag-Al2O3-MoS2纳米结构；
105、将制备的Ag-Al2O3-MoS2纳米结构用于光催化产氢的工作电极，通过施加电压，观测其起始电压以及产生电流的情况。
优选的，所述步骤101中，生长单层二硫化钼的条件为钼源3mg，硫源0.5g，玻璃片的面积大小为1.5cm×2.5cm，温度为750℃，生长时间3min，钼源与硫源相距距离为30cm，载气气体为氩气(Ar)，载气气体流速为30sccm，生长的二硫化钼质量经计算为8.4×10-4mg；
优选的，所述步骤102之前，通过电化学方法对铝片进行腐蚀，所使用的铝片纯度：99.999％，品牌：Goodfellow，厚度0.5mm，直径40mm，以铝片为阳极，铂丝电极为阴极，浸入电解液中，施加电压40伏，电解液为0.42mol/L草酸溶液，反应时间24h；利用超声清洗机将制得的阳极氧化铝基底样品依次用去离子水、丙酮、乙醇、去离子水进行超声清洗，超声功率为150W，频率为40KHz，超声时间分别是5分钟；
优选的，所述步骤102中使用热蒸发法沉积金属薄膜，与其它镀膜方式相比，采用热蒸发的方式镀膜具有镀膜均匀，速率可控，制备简单，成本较低等优点。一般而言，热蒸镀速率越慢，金属薄膜的致密性越好，粗糙度越低；
优选的，102中热蒸发腔内压强抽至3×10-4Pa，热蒸发的速率为样品台转动速度为20r/min，金属薄膜的厚度为25nm；
所述步骤103中，室温下沉积在阳极氧化铝模板的银薄膜处于半稳定状态，当样品加热至一定温度退火时，处于半稳态的金属薄膜在基板表面断裂，形成纳米尺度的小颗粒，这就是固态脱湿的过程，经过固态脱湿过程后，银纳米粒子会镶嵌在模板的孔洞中；
优选的，所述步骤103中使用的退火温度为250℃，在该温度下保持3h恒定，此时，获得的有序银纳米粒子的密度约为1x1010个/cm2，通过模板获得的银纳米粒子的平均直径介于55～60nm之间；
所述步骤103中进行沉积前，需要预设2～3个气源均为三甲基铝的循环过程，以防止反应腔和气源管道内残留有三甲基铝；
优选的，所述步骤103中的沉积参数设置为温度250℃，压强控制在133Pa，循环次数为40个循环，三甲基铝的脉冲时间设置为0.001s，水的脉冲时间设置为0.0002s；
所述步骤104中，湿法转移过程通过氟化氢(HF)溶液将玻璃表面的无定型二氧化硅刻蚀掉，并转移到制备的Ag-Al2O3核壳纳米球阵列结构上，再将转移时所使用的支撑层用甲苯溶液除去，制得Ag-Al2O3-MoS2工作电极；
优选的，所述步骤104湿法转移过程中所使用的刻蚀液为质量分数为15％的氟化氢(HF)溶液，转移支撑层为聚苯乙烯(PS)；聚苯乙烯溶液配置方法为将1gPS溶于10ml甲苯溶剂中；转移具体过程为取配置好的PS溶液2～3滴，通过旋涂仪均匀地旋涂在生长有单层二硫化钼的普通光学玻璃基底表面上，其中旋涂转速为3500r/min，旋涂时间为60s，之后在85℃下烘烤15min；经过质量分数为15％的氟化氢(HF)溶液刻蚀后，揭下带有二硫化钼的PS转移支撑层并转移到制备的Ag-Al2O3核壳纳米球阵列结构上，在60℃下烘烤10min，之后用甲苯溶液除去PS转移支撑层；
优选的，所述步骤105测试过程中，测试溶液为0.5mol/L硫酸溶液，扫描范围-0.8～0v，扫描速率为2mv/s，所使用的光源为500W氙灯，电流为15A。
以下结合应用实例及图2-图10对本发明实施例进行详细说明：
实施例1
本实施例提供了一种基于化学气相沉积、热蒸镀和原子层沉积等技术制备有序、高密度Ag-Al2O3-MoS2工作电极的方法，制备流程如图2所示，
(a)通过化学气相沉积(CVD)法在普通光学玻璃上制备出单层二硫化钼(MoS2)，备用；
(b)电化学方法制备阳极氧化铝模板并在模板表面热蒸镀一层银纳米薄膜；
(c)将所得样品放入原子层沉积腔中加热至预设温度，使银薄膜固态脱湿以形成银纳米颗粒并镶嵌在模板的孔洞中，形成有序、高密度的银纳米球阵列；经过保温后获得的有序银纳米粒子的密度约为1x1010个/cm2，通过模板可控制得到的纳米银球其平均直径介于55～65nm之间；在所预设温度下通入气相前驱体，三甲基铝和水分别作为铝源和氧源，在银纳米颗粒表面沉积一层Al2O3薄膜，得到Ag-Al2O3核壳纳米球阵列结构；
(d)将制备的单层二硫化钼通过湿法转移的方式转移到Ag-Al2O3核壳纳米球阵列结构上，并利用甲苯溶液除去转移时所使用的支撑层聚苯乙烯(PS)；
(e)将制备的Ag-Al2O3-MoS2纳米结构用于光催化产氢的工作电极，通过施加电压，观测其起始电压以及产生电流的情况。
下面对本发明的技术方案作进一步的说明。
化学气相沉积(CVD)法在普通光学玻璃上制备单层二硫化钼(MoS2)：优选的，生长二硫化钼的钼源为三氧化钼(MoO3)3mg，硫源为单质硫(S)0.5g，钼源与硫源相距距离为30cm，基底为普通光学玻璃片，面积大小为1.5cm×2.5cm，生长温度为750℃，载气气体为氩气(Ar)，气体流速为30sccm，生长时间为3min，生长的二硫化钼质量经计算为8.4×10-4mg；
热蒸镀前处理：通过电化学方法对铝片进行腐蚀，所使用的铝片，纯度：99.999％，品牌：Goodfellow，厚度0.5mm，直径40mm，以铝片为阳极，铂丝电极为阴极，浸入电解液中，施加电压40伏，电解液为0.42mol/L草酸溶液，反应时间24h，制得阳极氧化铝基底；利用超声清洗机将制得的阳极氧化铝基底样品依次用去离子水、丙酮、乙醇、去离子水进行超声清洗，超声功率为150W，频率为40KHz，超声时间分别是5分钟；
热蒸镀金属薄膜：将上一步清洗干燥后的阳极氧化铝模板固定在高真空热蒸发镀膜***中的样品托盘上，位于钨舟的正上方，将银粒放在钨舟中，通电加热至980℃，至舟中银融化成液体，热蒸镀一层银薄膜，此时调节电流至蒸镀速率稳定在然后调节样品托盘转速为20r/min后打开样品挡板。优选后，蒸镀银膜厚度为25nm；
Ag-Al2O3核壳纳米球阵列制备：为了避免银球与酸性溶液直接接触，还需要在表面覆盖一层氧化铝薄膜，而且要求薄膜均匀且厚度可控，因此，我们采用原子层沉积(ALD)技术在Ag纳米球阵列上镀一层薄薄的氧化铝，形成Ag-Al2O3核壳结构；即将热蒸镀银后的阳极氧化铝模板放入原子层沉积腔内，并且在250℃下保温3h，然后在预设温度下通入气相前驱体，三甲基铝和水分别作为铝源和氧源，三甲基铝的脉冲时间设置为0.001s，水的脉冲时间设置为0.0002s，在银纳米颗粒表面沉积一层Al2O3薄膜，得到Ag-Al2O3核壳纳米球阵列结构；优选的，原子层沉积过程中的参数设置为温度250℃、压强控制在133Pa，循环次数40次；
Ag-Al2O3-MoS2纳米结构制备：将在普通光学玻璃片上通过化学气相沉积法生长的单层二硫化钼通过湿法刻蚀的方法转移到Ag-Al2O3核壳纳米球阵列上，并用甲苯溶液除去转移时所使用的支撑层聚苯乙烯(PS)，优选的，所述步骤104湿法转移过程中所使用的刻蚀液为质量分数为15％的氟化氢(HF)溶液，转移支撑层为聚苯乙烯(PS)；聚苯乙烯溶液配置方法为将1gPS溶于10ml甲苯溶剂中；转移具体过程为取配置好的PS溶液2～3滴，通过旋涂仪均匀地旋涂在生长有单层二硫化钼的普通光学玻璃基底表面上，其中旋涂转速3500r/min，旋涂时间为60s，之后在85℃下烘烤15min；经过质量分数为15％的氟化氢(HF)溶液刻蚀后，揭下带有二硫化钼的PS转移支撑层并转移到制备的Ag-Al2O3核壳纳米球阵列结构上，在60℃下烘烤10min，之后用甲苯溶液除去PS转移支撑层；
光催化产氢测试：将制备的Ag-Al2O3-MoS2纳米结构用于光催化产氢的工作电极，通过施加电压，观测其起始电压以及产生电流的情况，优选的，所述步骤105测试过程中，测试溶液为0.5mol/L硫酸溶液，扫描范围-0.8～0v，扫描速率为2mv/s，所使用的光源为500W氙灯，电流为15A。
SEM如图3-图9：图3是本发明应用实例通过化学气相沉积法在普通光学玻璃片上生长单层二硫化钼后转移到Si/SiO2上的SEM图，图中标尺为20μm；图4是本发明应用实例所使用的阳极氧化铝凹槽模板的SEM图，图中标尺为200nm；图5是本发明应用实例热蒸镀25nm银薄膜后的SEM图，图中标尺为200nm；图6是本发明应用实例银薄膜退火后得到Ag纳米球阵列结构的SEM图，图中标尺为200nm；图7是本发明应用实例原子层沉积一层氧化铝后得到的Ag-Al2O3核壳纳米球阵列结构的SEM图，图中标尺为200nm；图8是本发明应用实例Ag-Al2O3-MoS2纳米结构的SEM图，图中标尺为1μm；图9是本发明应用实例Ag-Al2O3核壳结构地透射电子显微镜(TEM)图，从图中可以看出经过原子层沉积后得到了一层准连续的Al2O3纳米薄膜。
图10是玻碳电极(GC)、二硫化钼/GC、Ag-Al2O3-MoS2在相同模拟太阳光照条件下，得到的电化学线性扫描伏安(lsv)曲线图，横坐标为相对可逆氢电极(RHE)的电势，纵坐标为相对应的电流密度，Ag-Al2O3-MoS2电极与纯MoS2电极相比较，在-10mA时的起始电压降低210mV，电流密度在-600mV时增大2.4倍。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明未尽事宜为公知技术。

Claims (2)

1.一种有序、高密度Ag-Al2O3-MoS2纳米结构的制备方法，其特征为该方法包括：
（1）通过化学气相沉积（CVD）法在普通光学玻璃片上制备单层二硫化钼，备用；其中，生长单层二硫化钼的条件为钼源3~5mg，硫源0.4~0.6g，温度为650~800℃，生长时间2~10min，钼源与硫源相距距离为30~50cm，载气气体为氩气（Ar），载气气体流速为10~100sccm，每3.75平方厘米玻璃片上生长的二硫化钼4.2×10-4~1.2×10-3mg；
（2）通过电化学方法对铝片进行腐蚀，以铝片为阳极，铂丝电极为阴极，施加电压25~40伏，电解液为0.4~0.6mol/L草酸溶液，反应时间为12~24h，得到阳极氧化铝模板；然后将该模板放入超声清洗机中并依次使用去离子水、丙酮、乙醇、去离子水进行超声清洗；其中，超声功率为150~200W，频率为40KHz，超声时间分别是3~5分钟；
（3）将上一步得到的阳极氧化铝模板固定在高真空热蒸发镀膜***中的样品托盘上，位于钨舟的正上方，将银粒放在钨舟中，通电加热至980~1050℃，至舟中银融化成液体，热蒸镀一层银薄膜；其中，热蒸发腔内压强抽至3~5×10-4 Pa，热蒸发的速率为0.1~0.5Å/S，样品台转动速度为10~50r/min，金属银薄膜的厚度为15~40nm；
（4）然后把热蒸镀银后的阳极氧化铝模板放入原子层沉积腔内，并且在150~250℃下保温2~4h；
（5）进行保温到达设定时间后，开始向原子层沉积腔内通入气相前驱体，三甲基铝和水分别作为铝源和氧源，通过脉冲循环在银纳米颗粒表面沉积一层Al2O3薄膜，得到Ag-Al2O3核壳纳米球阵列结构，包括：使用原子层沉积设备时的工作参数为：温度为150~250℃，压强133~399Pa，循环次数30~60次，三甲基铝的脉冲时间设置为0.001~0.005s，水的脉冲时间设置为0.0001~0.0005s；
（6）将步骤（1）中制备的单层二硫化钼通过湿法转移的方式转移到Ag-Al2O3核壳纳米球阵列结构上，并利用甲苯溶液除去转移支撑层聚苯乙烯（PS），得到Ag-Al2O3-MoS2纳米结构。
2.如权利要求1所述的有序、高密度Ag-Al2O3-MoS2纳米结构材料的应用，将其用于制备光催化产氢的工作电极。
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