[发明专利]一种微波水热制备1T@2H‑MoS2的方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米半导体相转变领域，具体涉及微波水热制备1T@2H-MoS₂的方法。

背景技术

目前，MoS₂由于其独特的光电性质已广泛应用于包括催化、光电子学、自旋电子学、生物和化学传感器、电容、太阳能电池等领域。MoS₂晶体结构主要有1T和2H两种。2H相是稳定结构具有半导体性质，其带隙为1.2～1.9 eV。1T相是亚稳态结构具有金属性质，导电性好且电子浓度高。在光催化应用中，2H相的窄禁带宽度可作为光敏剂，1T相的金属性质可作为助催化剂。两相的结合（1T@2H-MoS₂）并应用于光催化则具有更大优势。第一，利用2H作为光敏剂，吸收太阳光中较多的可见光；第二，利用1T相的作为助催化剂，提供更多电子参与氧化还原反应；第三，2H相和1T相的结合可形成协同效应，有效抑制电子空穴对复合同时加速电子转移，提升光催化效果。因此，制备出两相共存的MoS₂（1T@2H-MoS₂）在光催化中将具有巨大应用潜力。

近年来，微波作为一种清洁、高效、绿色的新方法被广泛关注。相较于传统水热法，微波可以在较快时间与较低条件下制备出其他方法难以制备出的物质与物相，具有明显优势：（1）微波中的极性分子吸收微波能量的同时与周围其他分子碰撞，把能量传给其他分子，同时激发分子转动，可对化学键断裂做出贡献。（2）利用微波的离子传导特性，可对物质内外同时加热，反应速率可以提高几倍、几十倍甚至上千倍。(3)微波加热的即时性：只要存在微波辐射，被加热物质立即得到加热，微波程序结束则立即停止加热，避免了合成过程中材料晶粒的异常生长。综上所述，微波水热法能够在很短的时间内、较为恒定的温度下合成纯度高、分散性好、尺寸均一的纳米材料，有望成为大规模制备二维材料的常规方法。

目前已有众多制备1T、2H和1T@2H-MoS₂的方法，常见的制备方法有：1化学剥离法；2水热法；3化学气相沉积法；4球磨法。

现将制备方法总结如下：

1.化学剥离法：Goki Eda等人[1]用正丁基锂浸泡、超声剥离MoS₂晶体制得1T@2H-MoS₂。Mark A. Lukowski等人[2]通过锂插层2H-MoS₂直接生长在石墨烯上形成1T-MoS₂;Qun Xu等人[3]将MoS₂分散于乙醇/水混合物的溶剂中超声浴6 h，之后转移到超临界CO₂装置中，用高压釜加热到353.2 K反应6 h得到1T@2H-MoS₂;

2.水热法：Qin Li[4]等人采用七钼酸铵、硫脲于200 ℃ 20 h合成1T-MoS₂；Jie Li等[5]用七钼酸铵、硫脲于200 ℃ 24 h合成层状1T-MoS₂纳米片；Yong Liu等人[6]将三嵌段共聚物加入到石墨烯氨溶液中得到均一溶液，其次加入钼酸铵和硫脲，继续搅拌1 h后，转入不锈钢高压反应釜中，加热230 ℃ 24 h得到石墨烯包裹的2H/1TMoS₂结构。

3.化学气相沉积法：Manish Chhowalla等人[7]通过化学气相沉积法得到单层MoS₂，之后采用电子束光刻和电子束蒸发得到具有1T相关联的2H-MoS₂电化学电化学微型电池。

4.球磨法：Peifu Cheng等人[8]通过球磨MoS₂粉末制得1T@2H-MoS₂；

5.其他方法：Hong Du等人[9]用0.5 m mol Li₂CO₃和0.5 m mol MoS₂纳米片在玛瑙研钵研磨15分钟后，在氮气氛围中加热700 °C 4 h得到了1T-Li_xMoS₂纳米片。

由上述报道可知，现有制备1T@2H-MoS₂的方法：操作复杂、制样时长，部分方法需要载气，条件不易控制且存在安全隐患。相对上述方法而言，微波水热法操作简单、制样快速、无需载气、低成本、无污染，是一种新颖的利于工业化生产的方法。

发明内容