[发明专利]一种金属相二硫化钼纳米结构及其制备方法

说明书

本发明提供一种金属相二硫化钼纳米结构及其制备方法，方法包括；1.将钼酸盐和含硫小分子按照大于二硫化钼中硫与钼的摩尔比比例溶解在去离子水中，搅拌形成均相溶液；2.将均相溶液加热到180～200℃的温度下保温6～30小时，反应停止后自然冷却到室温；3.将反应后得到的沉淀离心分离，反复洗涤后去上清液，得到金属相二硫化钼纳米结构。本发明实现较小尺寸的纯金属相二硫化钼纳米结构的水热合成，并且合成的金属相二硫化钼表面有较多的边缘态、缺陷等能较多的活性位点。

技术领域

本发明属于二硫化钼的制备技术领域，涉及基于水热法制备金属相二硫化钼纳米结构的方法，具体为一种金属相二硫化钼纳米结构及其制备方法。

背景技术

层状二维结构的二硫化钼由于拥有较好的化学稳定性，其具有独特的光电化学性质等优点。由于其廉价易得的优点，在电催化领域被认为是有机会代替贵金属基材料的一种催化剂材料。其独特的层状结构使其可应用于锂离子电池和超级电容器中。因而二硫化钼受到催化和储能领域的广泛关注。

到目前为止，二硫化钼已发现存在三种相结构，1T相，2H相，3R相。自然界存在的二硫化钼为2H相，即为半导体相。半导体相的二硫化钼的应用因为较差的导电性和较少的活性位点而受到限制。1T相二硫化钼即为金属相二硫化钼，只能在实验室合成，并拥有较好的导电性和较多的活性位点而拥有巨大的应用前景。无论是半导体相还是金属相，拥有更好的催化和储能的性能的二硫化钼应该是：暴露更多边缘态、缺陷等活性位点的二硫化钼纳米结构。

由于金属相二硫化钼巨大的应用前景，目前有大量制备金属相二硫化钼的方法已被报道。主要有CVD生长法、锂离子剥离法还有水热法。例如CVD法，能获质量较好的金属相二硫化钼得一次性只得到少量的半导体相或金属相二硫化钼，这使金属相二硫化钼的广泛应用受到限制。而锂离子剥离法(J.Am.Chem.Soc.2013,135,10274)，制备过程中使用到正丁基锂，危险性较高，对环境不友好。而目前报道的水热法合成得到金属相二硫化钼，需要添加还原剂等多种原料。其中能获得的纯金属相二硫化钼的方法，制得的纳米结构尺寸较大，暴露的边缘态较少，导致其活性较低(Nat.Commun.2016,7,10672)。

目前实验室常使用的获得金属相二硫化钼的步骤是，先水热或剥离获得硫化钼纳米片，再进行锂离子等二次处理，最后得到金属相二硫化钼。或将合成二硫化钼过程中，加入硫源、钼源前躯体，同时加入石墨烯等其他材料，水热条件下，得到与其他材料复合的金属相二硫化钼。前者步骤多，并且有一定危险性，后者合成成本较高且无法获得纯的金属相二硫化钼。

可以看出，无论是CVD生长法，锂离子剥离法等，合成金属相二硫化钼的方法都存在一定缺陷，使其不能一次性简单、安全、大量的得到纯相的富缺陷、较小尺寸的金属相二硫化钼。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种金属相二硫化钼纳米结构及其制备方法，通过一步水热得到产物，方法简单、安全、环境友好，适合大规模生产制备，操作简便快速，得到的金属相二硫化钼纳米结构尺寸较小，并且富缺陷。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种金属相二硫化钼纳米结构的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将钼酸盐和含硫小分子按照大于二硫化钼中硫与钼的摩尔比比例溶解在去离子水中，搅拌形成均相溶液；

步骤2，将均相溶液加热到180～200℃的温度下保温6～30小时，反应停止后自然冷却到室温；

步骤3，将反应后得到的沉淀离心分离，反复洗涤后去上清液，得到金属相二硫化钼纳米结构。

优选的：步骤1中钼酸盐采用钼酸铵和钼酸钠中的至少一种。

进一步：钼酸铵的摩尔浓度为0.09～1.79mmol/L，钼酸钠的摩尔浓度为0.625～12.5mmol/L。