[发明专利]一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法

说明书

本发明提供了一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼‑石墨烯复合材料的方法，将二硫化钼粉末加入到插层溶液中进行插层反应，反应完成后过滤、烘干，得到插层二硫化钼粉末；将步骤一制得的插层二硫化钼粉末与蛋白类物质和水混合并搅拌均匀，干燥、研磨，得到前驱体粉末；前驱体粉末在保护气体下进行还原反应，反应完全后冷却，取出反应产物，研磨后即得到类石墨烯二硫化钼‑石墨烯复合材料。本发明将插层还原合成类石墨烯二硫化钼和石墨烯合成结合，仅用一步即完成了插层二硫化钼的剥离及石墨烯的产生，成功制备了类石墨烯二硫化钼‑石墨烯复合材料。

技术领域

本发明属于新型二维材料领域，涉及类石墨烯二硫化钼复合材料，具体涉及一种蛋白类物质还原制备类石墨烯二硫化钼-石墨烯复合材料的方法。

背景技术

由少层二硫化钼构成的类石墨烯二硫化钼(Graphene-like二硫化钼)是一种具有类似石墨烯结构和性能的新型二维(2D)层状化合物。近年来以其独特的物理、化学性质而成为新兴的研究热点。类石墨烯二硫化钼是由六方晶系的多层二硫化钼组成的具有“三明治夹心”层状结构的二维晶体材料，单层二硫化钼由三层原子层构成，中间一层为钼原子层，上下两层均为硫原子层，钼原子层被两层硫原子层所夹形成类“三明治夹心”结构，钼原子与硫原子以共价键结合形成二维原子晶体；多层二硫化钼由若干单层二硫化钼组成，一般不超过五层，层间存在弱的范德华力，层间距约为0.65nm。

作为一类重要的二维层状纳米材料，少层二硫化钼以其独特的层状结构在润滑剂、催化、能量存储、光电材料、半导体器件、复合材料等众多领域应用广泛。相比于石墨烯的零能带隙，类石墨烯二硫化钼存在可调控的能带隙，在光电器件领域拥有更光明的前景；相比于硅材料的三维体相结构，类石墨烯二硫化钼具有纳米尺度的二维层状结构，可被用来制造半导体或规格更小、能效更高的电子芯片，将在下一代的纳米电子设备等领域得到广泛应用。

实验证明二硫化钼具有电催化析氢反应的能力，在二硫化钼的边缘有许多析氢反应的活性点位(Science.2007,317(5834):100-102)。根据这一实验证据，结合二硫化钼本身的半导体特性和光吸收特性，可以推测二硫化钼可以作为光催化剂用于光催化产氧反应。但是由于二硫化钼本身属于窄带半导体，这就注定了其氧化能力不是很强，单独用于光催化剂时其催化活性可能会因此受到限制和影响。研究表明二硫化钼沉积在CdS表面合成了高效的可见光产氢光催化剂，其最高光催化产氧活性是CdS的36倍(Journal of theAmerican Chemical Society.2008,130(23):7176-7177)。这证明了二硫化钼是很好的光催化产氢反应的助催化剂，并为二硫化钼用于光催化产氢开辟出了一条新路。同时，二硫化钼的可调控带隙使其在电极材料及储能领域拥有潜力，但其载流子迁移率不高也制约了其在电学器件上的发展。

对石墨烯而言，高的电子迁移率使其具备了提高光催化体系的光生电子和空穴的分离效率的潜力；其次，好的光学透明性使石墨稀具备了与其他光催化剂复合的同时却不影响光催化剂的光吸收的能力；最后，二维层状结构和大比表面积使石墨烯具备了作为光催化剂的理想载体的可能性。但是，石墨稀受限于其零带隙，使得石墨烯不能直接作为光催化剂使用。

将层状的二硫化钼同其它有机或无机微粒复合使用，利用它们的协同效应，是提升二硫化钼光催化性能及电学性能的方法之一。类石墨烯二硫化钼拥有较大数量的边缘催化位点及优秀的助催化能力，在与高电子迁移率的石墨烯合成复合材料后可以实现性能的相互补充和光催化的协同作用，在研发高效的产氢光催化剂领域和诸如电极材料及储能材料等电学器件领域拥有巨大的潜力。

中国发明专利CN201210303392公开了一种管状石墨烯-二硫化钼纳米复合材料及其制备方法，将可溶性钼酸盐制备成以乙醇和水为溶剂的混合溶液；加入硫氰酸钠和氯化钠，搅拌后加入氧化石墨烯纳米片超声分散至均匀，将反应混合液转入不锈钢反应釜在一定温度下反应；反应后室温冷却，离心分离，洗涤、干燥；在N₂-H₂的混合氛围中800-900℃热处理2h，得到管状石墨烯/二硫化钼纳米复合材料。