[发明专利]一种中空三明治叠层结构二硫化钼基纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于二维MoS₂基纳米复合材料制备技术领域，涉及一种中空三明治叠层结构二硫化钼基纳米复合材料及其制备方法，其为中空结构，自内向外依次包括碳层、MoS₂层和碳层。采用SiO₂微球为模板，依次包覆碳层、MoS₂层和碳层，然后经刻蚀SiO₂后制备出中空三明治叠层结构MoS₂基纳米复合材料。所得产物其独特的中空三明治叠层结构，有利于暴露更多的活性位点，提高导电性、减少团聚，提高材料的电催化性能。因此，该复合材料的制备为其在众多领域的潜在应用提供了可能。

技术领域

本发明属于二维MoS₂基纳米复合材料制备技术领域，涉及一种中空三明治叠层结构MoS₂基纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

MoS₂是具有类石墨烯结构的二维层状纳米材料，为过渡金属硫族化合物家族中的典型代表。其层内原子通过共价键结合，层间则通过范德华力相互作用。在能源、传感等领域具有众多优势，如，较容易修饰在电极表面，具有类似于金属铂的氢吸附自由能，能够在强酸性溶液中稳定存在且资源丰富等。但MoS₂片层容易团聚，导致暴露的活性位点不足，以及电子在MoS₂纳米片层间的跃迁效率低；其次，体块MoS₂材料的导电性差，电子传递效率低，严重制约着在电化学领域的应用。

CN201710397526.1公开了碳复合材料的制备方法，该方法将MoS₂制成中空结构，外层包覆碳层，虽然能在一定程度上提高导电性、降低团聚，但是提高程度有限，仍无法克服其在电化学等领域应用的约束与限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种中空三明治叠层结构MoS₂基纳米复合材料及其制备方法，进一步提高材料的导电性，克服其在电化学等领域应用的约束与限制。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种中空三明治叠层结构二硫化钼基纳米复合材料，其为中空结构，自内向外依次包括碳层、MoS₂层和碳层。

优选的，MoS₂层为镍或钴掺杂的MoS₂。

优选的，内层和外层的碳层均为氮掺杂碳层。

所述的中空三明治叠层结构二硫化钼基纳米复合材料的制备方法，采用SiO₂微球为模板，依次包覆碳层、MoS₂层和碳层，然后经刻蚀SiO₂后制备出中空三明治叠层结构MoS₂基纳米复合材料。

优选的，包括以下步骤：

步骤1，制备SiO₂微球粉末；

步骤2，将SiO₂微球粉末和PDA加入Tris缓冲溶液中，混合超声至均匀分散，得到混合溶液A；

步骤3，混合溶液A中加入过硫酸铵溶液，搅拌；

步骤4，收集步骤3的产物，并进行退火处理，得到黑色粉末，记为样品A，备用；

步骤5，取样品A、钼酸盐和硫脲粉末加入葡萄糖溶液中，超声搅拌至均匀分散，得到混合溶液B；或者，取样品A、钼酸盐、硫脲粉末及金属盐加入葡萄糖溶液中，超声搅拌至均匀分散，得到混合溶液B；金属盐为镍盐或钴盐；

步骤6，将混合溶液B进行水热反应；

步骤7，水热反应完成后，收集产物并进行退火处理，得到黑色粉末，记为样品B；