CN108585047A - 一种花状中空二硫化钼/富氮碳复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种花状中空二硫化钼/富氮碳复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种花状中空二硫化钼/富氮碳复合材料及其制备方法,所述花状中空二硫化钼/富氮碳复合材料由花状MoS2纳米片构成壳层,富氮碳附着在壳层内表面。本发明以密胺树脂微球为碳源,将钼源吸附于微球表面,并通过水热反应在微球表面原位生长MoS2纳米片,再在氮气氛围下热解,即可获得花状中空二硫化钼/富氮碳复合材料。本发明工艺简单、环境友好,所制备的复合材料可被广泛应用于锂离子电池、光催化、润滑等领域。
Description
技术领域
本发明属于纳米复合材料领域,具体涉及一种花状中空二硫化钼/富氮碳复合材料及其制备方法。
背景技术
MoS2是一类典型的过渡金属硫化物半导体材料,具有类似于石墨的的六方晶系层状结构,在催化剂、锂电池、固体润滑剂、光电材料等方面有着巨大的应用前景。将MoS2纳米片自组装成球形“花”状,可构筑丰富的中孔及大孔结构,使其具有较大的比表面积和较多的活性位点,非常有利于小分子在其中的扩散与存储。然而,纯MoS2的导电性差、结构易坍塌,在实际应用中收到较大限制,将其与碳基材料进行复合是一种较好的改进方法。
CN201610698728.5公开了一种制备二硫化钼/微纳米碳复合材料的方法,其工艺操作简单,反应条件温和,所用试剂价格低廉,绿色环保,但该材料结构较为单一,孔道含量不高,比表面积较小。CN201710397526.1公开了一种以二氧化硅微球为模板,在其表面包覆MoS2和碳的一种二硫化钼/碳复合材料中空微球制备方法。此方法合成的材料可形成中空结构,并保证二硫化钼和碳较好的结合,但其中MoS2与碳材料随机结合,缺乏层次性。
发明内容
针对现有技术的结构单一,产品层次性较差的问题,本发明的目的在于提供一种花状中空二硫化钼/富氮碳复合材料,能够丰富此类复合材料的孔道结构,提高其比表面积,并且形成层次分明的结构。
本发明的另一目的在于提供上述一种花状中空二硫化钼/富氮碳复合材料的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
S01将钼源与密胺树脂微球以质量比1∶(0.25~0.5)加入去离子水中,调节pH值至4.5~5.5,搅拌10~25min至混合均匀,再加入与钼源摩尔比为1∶(2~2.2)的硫源,混合后转入水热反应釜,160~190℃下反应12~15h;
S02将S01中得到的固体置于管式炉中,在氮气氛围下,以1~2℃/min先升温至300~320℃,保温反应0.5~2h,再以1~2℃/min升温至400~800℃,保温反应0.5~2h,最终得到产物。
所述的密胺树脂微球平均粒径为0.5~1.5μm。
所述的钼源为钼酸铵、钼酸钠、钼酸钾中的一种。
所述的硫源为硫脲、硫化氢、硫代乙酰胺、L-半胱氨酸中的一种。
本发明所达到的有益效果:本发明的技术特征是利用密胺树脂微球作为模板,在其表面构筑花状MoS2纳米片,通过氮气氛围下焙烧使密胺树脂微球分解形成富氮碳,并结合在MoS2层内表面,制备的材料含氮量高、孔道丰富、比表面积大、结构层次分明,在锂离子电池、光催化、润滑剂等方面有较好的应用前景。该制备方法具有操作简单、原料便宜、环境友好等优点。
附图说明
图1为实施例1所得花状中空二硫化钼/富氮碳复合材料的TEM照片。
图2为实施例1所得花状中空二硫化钼/富氮碳复合材料的SEM照片。
图3为实施例2所得花状中空二硫化钼/富氮碳复合材料的STEM HADDF照片及EDS-mapping图片。
图4为实施例2所得花状中空二硫化钼/富氮碳复合材料的XPS图谱。
具体实施方案
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
称取1.20g钼酸钠与0.60g平均粒径为1.5μm密胺树脂微球分散于30mL去离子水中,调节pH值至4.5,搅拌25min,加入1.56g硫脲,继续搅拌5min,然后转入水热反应釜中,在160℃反应15h。将所的产物放入管式炉中在氮气氛围中以1℃/min加热至300℃,保温2h,再以1℃/min加热至400℃,保温2h得到的固体粉末产品。
实施例2
称取1.01g钼酸铵与0.25g平均粒径为0.5μm密胺树脂微球分散于25mL去离子水中,调节pH值至5.5,搅拌10min,加入0.85g硫脲,继续搅拌5min,然后转入水热反应釜中,在190℃反应12h。将所的产物放入管式炉中在氮气氛围中以2℃/min加热至320℃,保温1h,再以1℃/min加热至800℃,保温0.5h得到的固体粉末产品。
实施例3
称取1.19g钼酸钾与0.60g平均粒径为1.0μm密胺树脂微球分散于40mL去离子水中,调节pH值至5.0,搅拌15min,加入1.56g硫代乙酰胺,继续搅拌5min,然后转入水热反应釜中,在190℃反应13h。将所的产物放入管式炉中在氮气氛围中以2℃/min加热至300℃,保温0.5h,再以2℃/min加热至600℃,保温1h得到的固体粉末产品。
实施例4
称取1.01g钼酸铵与0.45g平均粒径为0.5μm密胺树脂微球分散于25mL去离子水中,调节pH值至5.5,搅拌10min,加入1.27g L-半胱氨酸,继续搅拌5min,然后转入水热反应釜中,在190℃反应12h。将所的产物放入管式炉中在氮气氛围中以2℃/min加热至320℃,保温1h,再以2℃/min加热至800℃,保温0.5h得到的固体粉末产品。
实施例5
称取1.50g钼酸钠与0.50g平均粒径为1.5μm密胺树脂微球分散于50mL去离子水中,调节pH值至5.0,搅拌25min,加入1.10g硫代乙酰胺,继续搅拌10min,然后转入水热反应釜中,在170℃反应14h。将所的产物放入管式炉中在氮气氛围中以2℃/min加热至320℃,保温0.5h,再以2℃/min加热至800℃,保温0.5h得到的固体粉末产品。
实施例6
称取1.40g钼酸铵与0.35g平均粒径为1.0μm密胺树脂微球分散于35mL去离子水中,调节pH值至5.0,搅拌5min,加入1.73g L-半胱氨酸,继续搅拌5min,然后转入水热反应釜中,在190℃反应12h。将所的产物放入管式炉中在氮气氛围中以2℃/min加热至300℃,保温1h,再以1℃/min加热至800℃,保温0.5h得到的固体粉末产品。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变形,这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种花状中空二硫化钼/富氮碳复合材料,其特征在于,为0.5~1.5μm中空球状,花状MoS2纳米片构成壳层,富氮碳附着在壳层内表面。
2.根据权利要求1所述的花状中空二硫化钼/富氮碳复合材料,其特征在于,所述富氮碳中含氮量为5~12%。
3.一种花状中空二硫化钼/富氮碳复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S01将钼源与密胺树脂微球以质量比1∶(0.25~0.5)加入去离子水中,调节pH值至4.5~5.5,搅拌10~25min至混合均匀,再加入与钼源摩尔比为1∶(2~2.2)的硫源,混合后转入水热反应釜,160~190℃下反应12~15h;
S02将S01中得到的固体置于管式炉中,在氮气氛围下,以1~2℃/min先升温至300~320℃,保温反应0.5~2h,再以1~2℃/min升温至400~800℃,保温反应0.5~2h,最终得到产物。
4.根据权利要求3所述的一种花状中空二硫化钼/富氮碳复合材料的制备方法,其特征在于,所述的密胺树脂微球平均粒径为0.5~1.5μm。
5.根据权利要求3所述的一种花状中空二硫化钼/富氮碳复合材料的制备方法,其特征在于,所述的钼源为钼酸铵、钼酸钠、钼酸钾中的一种。
6.根据权利要求3所述的一种花状中空二硫化钼/富氮碳复合材料的制备方法,其特征在于,所述的硫源为硫脲、硫代乙酰胺、L-半胱氨酸中的一种。
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CN110357161A (zh) * | 2019-07-03 | 2019-10-22 | 山东省分析测试中心 | 一种基于核壳结构的mchs@二硫化钼纳米复合材料及其制备方法和应用 |
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