[发明专利]一种具有荧光性能的MoS2纳米片增强树脂基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及MoS₂纳米片增强树脂基复合材料及其制备方法。

背景技术

二维纳米片(2D-nanasheets)是一种最薄的功能纳米材料，它具有原子或者分子的厚度和与厚度相比无限大的平面尺寸。MoS₂层内是一种S-Mo-S垂直堆垛结构，层间以微弱的范德华力结合。正因为这种特殊的结构，使得破坏MoS₂的层间作用，制备单层的MoS₂纳米片成为可能。单层的M_oS₂厚度约为6.5。块状的MoS₂是带隙宽度为1.2eV的间接带隙半导体，其荧光(PL)信号很弱。但是单层的MoS₂是直接带隙半导体，其禁带宽度为1.9eV，有很强的PL信号。这种性质的改变使得MoS₂纳米片对电、磁、光等能产生一些特异的反应。同时理论与实验报道表明MoS₂的带隙宽度随应力变化，即PL峰值位置会随应力变化。这使它在半导体领域有着巨大的应用前景。另外，MoS₂的“悬挂键”和其优异的热稳定性与力学性质都使具有更加广泛的应用潜力。MoS₂纳米片被誉为半导体领域的“石墨烯”，它将在光电子器件和增强材料的多功能性方面将展现出很大的应用前景。

目前，获得单层MoS₂纳米片的方法主要有微机械法，锂离子插入法、液相分散法等和球磨法。微机械法通过机械剥离制备MoS₂纳米片，该法制备的MoS₂纳米片数量较少，不能广泛应用实际生产。锂离子插入法的制备工艺复杂，对制备环境要求高。球磨法制备MoS₂纳米片时易引入杂质。液相分散法是目前较好的制备的MoS₂纳米片悬浮液的方法，该法工艺流程简便易行，MoS₂纳米片悬浮液也更易制备复合材料。虽然液相分散法是目前制备MoS₂纳米片悬浮液的较优方法，但其工艺也不是很完善与统一，需要不断进行改进与优化。

传统的复合材料主要是将增强体和基体以特定的方式结合，以期优化材料的力学性能，使其在结构承载方面获得更好的应用。随着功能复合材料的发展，传统复合材料的单一的力学性能的提升与结构承载的作用已经不能满足对复合材料的多功能应用要求。因此，研究与制备新型的多功能材料也成为复合材料研究领域的一大热点。而目前，现有方法制备MoS₂纳米片增强树脂基复合材料的工艺复杂，制备出的复合材料的荧光性能不好。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统复合材料的单一的力学性能的提升与结构承载的作用不能满足对复合材料的多功能应用要求，以及现有方法制备MoS₂纳米片增强树脂基复合材料的工艺复杂，制备出的复合材料的荧光性能不好的问题，提供一种具有荧光性能的MoS₂纳米片增强树脂基复合材料及其制备方法。

本发明的一种具有荧光性能的MoS₂纳米片增强树脂基复合材料，是由二维MoS₂纳米片和热固性树脂制成，其中二维MoS₂纳米片占热固性树脂的质量百分比为0.01%～1%。

本发明的一种具有荧光性能的MoS₂纳米片增强树脂基复合材料的制备方法，通过以下步骤实现的：

一、将天然六方晶型的MoS₂粉末与分散溶剂置于容器中混合，制备MoS₂初始浓度为50mg/mL～150mg/mL的混合物，用保鲜膜覆盖容器口；

二、将步骤一得到的混合物进行超声处理，超声功率为150W～240W，超声时间为1h～6h，得混合液；

三、将步骤二得到的超声后的混合液进行离心处理，离心转速为1500rpm～6000rpm，离心时间为30min～60min，离心完成后，去除沉淀，取上层清液，得二维MoS₂纳米片悬浮液；

四、将步骤三得到的二维MoS₂纳米片悬浮液与热固性树脂按照质量比0.5～5：1混合，得混合液；

五、将步骤四得到的混合液于300rpm～500rpm的转速下机械搅拌10min～30min，然后将混合液进行超声分散处理，超声功率为150W～240W，超声时间为1h～2h；