纳米片的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型液相剥离MoS2粉末，得到少层MoS 2纳米片的制备方法。
【背景技术】
[0002]MoS2是由六方晶系的单层或多层二硫化钥组成的具有“三明治夹心”层状结构的类石墨烯材料。单层MoS2由三层原子层构成，中间一层为钥原子层，上下两层为硫原子层。若干单层MoS2叠加构成体相MoS 2,层间存在弱的范德华力。相对于体相MoS2,单层有比表面积大、裸露的活性位点多，以及转变为直接带隙半导体的特性，其光电特性也相对突出，因此单层MoS2在二次电池、场效应晶体管、传感器、有机电致发光、电存储等光电子器件以及光催化领域有着广泛的应用前景。但是单层MoSJ^制备相对困难，直接合成的单层MoS2结构多无定型、稳定性差，由体相MoS 2剥离制备单层或少层MoS 2正在获得越来越多的关注。
[0003]剥离体相MoS2的方法主要有机械剥离法、锂离子插层法、液相超声法等。其中虽然机械剥离法得到的MoSJf数最少，剥离率最高，但是其产量过低，无法大规模生产。锂离子插层法剥离范围广、剥离效率高，但是其成本也最高，而且最近有文献报道称锂离子插层法处理过的MoS2具有了更高的毒性，不利于环境保护，因此液相剥离因其无污染，操作简单，适宜工业生产的特点，成为目前最有前景的剥离方法之一。就已报道的液相剥离方法而言，也依然存在不足，例如能耗高、成本高等。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种制备少层MoSjA米片的方法，为解决MoS2纳米片制备困难的问题，以及为MoS2纳米片在其他领域扩大应用奠定基础。本发明的材料制备采用混合溶剂回流剥离的方法，其操作简单、生产成本低廉、产品纯度高以及重复性好，适合扩大化生产的要求。
[0005]本发明是这样来实现的，一种制备少层MoS2纳米片的方法，其特征在于方法步骤如下:
(1)配制100毫升体积比为30%的乙醇-水溶液置于250毫升三口烧瓶中，称取0.1克MoS2粉末投入上述混合溶液中；
(2)再将三口烧瓶置于水浴中升温回流，待温度达到75~85°C后持续2~4小时，而后自然冷却至室温；
(3)混合溶液在1500~2500转/分的转速下离心20分钟，取上层清液，使用0.22微米孔径有机滤膜进行抽滤，再经60°C干燥12小时，得到目标产物。
[0006]本发明通过使用乙醇-水混合溶液回流剥离MoS2粉末，得到少层MoS 2纳米片，通过对比使用不同比例乙醇-水混合溶液回流处理体相MoS2得到的几种MoS 2纳米片，在模拟太阳光下，以三乙醇胺作为牺牲试剂，光催化分解水产氢速率，评估所制备MoS2纳米片的光催化活性大小，结果表明30%乙醇-水混合溶液回流剥离所得MoS2纳米片光催化活性最强。而且X射线粉末衍射、扫描电镜、透射电镜测试结果显示，本方法所制备MoS2纳米片纯度较高，大小约为500纳米，厚度约为20纳米。
[0007]本发明的优点是:解决MoS2纳米片制备困难的问题，以及为MoS 2纳米片在其他领域扩大应用奠定基础；本发明的材料制备采用混合溶剂回流剥离的方法，其操作简单、生产成本低廉、产品纯度高以及重复性好，适合扩大化生产的要求。
【附图说明】
[0008]图1为本发明中MoS^末以及不同比例乙醇-水混合溶液回流处理MoS 2粉末得到的几种MoS2纳米片的光催化分解水产氢速率比较图(其中bulk MoS 2为MoS 2粉末，25%、30%、35%、40%分别表示使用相应乙醇-水混合溶液处理得到的MoS2纳米片)。
[0009]图2为本发明方法中使用30%乙醇-水溶液回流剥离得到的MoS^米片与MoS 2粉末的X射线粉末衍射对比图(a谱线为本发明方法得到的MoS2m米片、b谱线为MoS 2粉末、JCPDS =03-065-1951为!《(^晶体的标准卡片)。
[0010]图3为本发明方法中使用体积比为30%的乙醇-水溶液回流剥离得到的MoS2m米片的FESEM (场发射扫描电子显微镜)、TEM (透射电子显微镜)、HRTEM (高分辨率透射电子显微镜)照片(其中a、b图分别为MoS2粉末和本发明方法得到的MoS 2纳米片的扫描电镜照片、c图为本发明方法得到的MoS2纳米片的透射电镜照片、d图为本发明方法得到的MoS2纳米片的高分辨率透射电镜照片)。
【具体实施方式】
[0011]本发明的制备方法如下:分别配制四份100毫升比例分别为25%、30%、40%、45%的乙醇溶液置于250ml三口烧瓶中，称取四份0.1克1必2粉末分别投入上述混合溶液中，再将三口烧瓶置于水浴中升温回流，待温度达到80°C后持续3小时，而后自然冷却至室温。混合溶液在2000rpm (转/分)转速下离心20分钟，取上层清液，使用0.22微米孔径有机滤膜进行抽滤，再经60°C干燥12小时，得到目标产物。
[0012]分别对体相MoS2以及25%、30%、40%、45%的乙醇溶液回流剥离过的MoS 2纳米片样品进行光催化分解水产氢速率测试，具体方法如下:称取30毫克样品，置于80ml 10%三乙醇胺(牺牲剂)溶液中，在模拟太阳光照射下，检测单位小时产氢总量，结果如图1所示，所得四份经过处理的MoS2纳米片的产氢速率相对于MoS 2粉末都有显著提高，其中30%乙醇-水混合溶液回流剥离所得MoS2m米片光催化活性最强，其产氢速率已达到MoS 2粉末的8倍以上。
[0013]如图2所示，30%乙醇-水混合溶液回流剥离所得MoS2m米片经X射线粉末衍射测试谱图与此&粉末以及标准卡片对比表明，MoS2粉末经本发明的方法处理后主峰位置没有发生变化，说明处理过程并没有引起MoS2的化学变化，但其中002晶面的峰强显著提高，此特征与MoS2粉末经剥离处理后，厚度减小，形成纳米片所导致结果相吻合。元素分析也表明该少层MoS2纳米片只含Mo和S两种元素，其比例也为2:1。
[0014]如图3所示，通过对比a、b两图，可以看出经回流剥离处理后，MoS2纳米片层的大小在500纳米至2微米范围内。从c图中可以看出，MoSjA米片的大小为500纳米左右，厚度较小。从d图中可以看出，3.01纳米和2.94纳米处均是5层晶格条纹，单层晶格条纹的间距与MoS2晶体002晶面厚度0.61纳米相近，而2.51纳米处为10层晶格条纹，其单层晶格条纹的间距与MoS2晶体102晶面厚度0.25纳米相近，图片显不该纳米片的厚度约为20纳米。
【主权项】
1.一种制备少层MoS 2纳米片的方法，其特征在于方法步骤如下: (1)配制100毫升体积比为30%的乙醇-水溶液置于250毫升三口烧瓶中，称取0.1克MoS2粉末投入上述混合溶液中； (2)再将三口烧瓶置于水浴中升温回流，待温度达到75~85°C后持续2~4小时，而后自然冷却至室温； (3)混合溶液在1500~2500转/分的转速下离心20分钟，取上层清液，使用0.22微米孔径有机滤膜进行抽滤，再经60°C干燥12小时，得到目标产物。
【专利摘要】本发明公开了一种制备少层MoS2纳米片的方法，其方法为：配制100ml比例为30%的乙醇溶液置于250ml三口烧瓶中，称取0.1g MoS2粉末投入上述混合溶液中；将三口烧瓶置于水浴中升温回流，待温度达到75~85℃后持续2~4小时自然冷却至室温；混合溶液在一定的转速下离心20分钟，取上层清液，使用有机滤膜进行抽滤，再经60℃干燥12小时，得到目标产物。本发明的优点是：解决MoS2纳米片制备困难的问题，以及为MoS2纳米片在其他领域扩大应用奠定基础；本发明的材料制备采用混合溶剂回流剥离的方法，其操作简单、生产成本低廉、产品纯度高以及重复性好，适合扩大化生产的要求。
【IPC分类】C01G39-06
【公开号】CN104609474
【申请号】CN201510045702
【发明人】邢秋菊, 包少魁, 熊华萍, 占玉霞, 邹建平, 罗胜联
【申请人】南昌航空大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月29日