專利名稱：一種二硫化鉬納米管及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及納米材料領域，具體地，是一種二硫化鉬(MoS2)納米管及其制備方法。
背景技術：
二硫化鉬具有類似于石墨的片層狀結構，層內(nèi)是很強的共價鍵，層間則是很弱的 范德瓦爾斯力，層與層很容易剝離，因此具有良好的各向異性和較低的摩擦系數(shù)；二硫化 鉬納米材料更是因為在高負荷、高真空、高/低溫、強輻射和強腐蝕等特殊工況條件下仍然 具有優(yōu)良的潤滑性能和抗載能力，而被廣泛應用于鋰離子電池電極、儲氫材料、主客體化合 物、掃描隧道顯微鏡(STM)探針和工業(yè)加氫脫硫催化劑等眾多領域。迄今為止，人們已在二 硫化鉬納米材料的合成上進行了大量研究，例如Feldman Y等人用氧化物和硫化氫(H2S) 在還原氣氛中通過高溫氣相反應合成了二硫化鉬納管(Feldman Y，Wasserman E，Srolvitz D J， et al. High Rate, Gas PhaseGrowth of MoS2 Nested Inorganic Fullerenes and Nanotubes[J] Science, 1995,267(5195) :222-225) ;Wen等人用Mo薄膜在H2S氣氛中加 熱2H-MoS2粉至1300。C，在覆蓋的弓形鉬箔上獲得了 MoS2納米管(Hsu W K， Chang B H， Terrones H， et al. An alternative routeto molybdenum disulfide nanotubes[J]. Am. Chem. Soc， 2000， 122(10) :10155-10158.) ;Margulls等在石英上沉積Mo膜(20nm厚)，
然后在500°C 60(TC的空氣中氧化，再在850°C 105(TC用H2S和N2/H2混合氣 體還原，最后得到嵌套的多面體層狀結構的MoS2納米管(Margulis L，Salitra G，Tenne R， et al. Nested fullerene21ike structures [J] Nature, 1993， 365 :113)。但是，在目前的 研究成果中，同一次反應過程得到的二硫化鉬納米管具有廣泛的直徑分布，通常在七至幾 百個納米不等，即二硫化鉬納米管的尺寸及尺寸分布的問題始終沒有得到解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種二硫化鉬納米管及其制備方法，該方法能夠解決二硫 化鉬納米管的尺寸和尺寸分布的問題，制備得到的二硫化鉬納米管在尺寸和生長取向都具 有高度同向性。 上述目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的以硫代鉬酸銨((NH4)2MoS4)為原料，利用 AA0(陽極氧化鋁)模板，以氫氣(H2)為還原劑，以氮氣(N2)為保護氣體，通過模板上孔洞 的限制作用來控制產(chǎn)物的生長方向，從而在相對低的溫度條件下，大量合成尺寸和生長取 向都具有高同向性的二硫化鉬納米管陣列。具體地，包括如下步驟 (1)以硫代鉬酸銨為原料，溶于二甲亞楓(DMS0)中并過濾，配制成0. lmol/L的前 軀體溶液； (2)將商品AAO模板浸入步驟(1)的前軀體溶液中，浸泡IO分鐘，再將AAO模板置 于7(TC烘箱中保溫5分鐘，以使二甲亞楓溶劑充分揮發(fā)，此步驟重復5 7遍；
(3)將上述已載有前軀體的模板放入水平的石英管式爐中，以200mL/min的流速 通入H2/N2的混合氣體(混合氣體中還原氣體H2與保護氣體N2的體積比為1 : 9)，同時以10°C /min的升溫速率將石英管式爐中的溫度升高至450°C 55(TC，保溫lh以充分反應，
然后自然冷卻至室溫，停止通入H2/N2混合氣體，即得二硫化鉬納米管。 本發(fā)明方法的成本價廉，生產(chǎn)工藝簡單易控，制備得到的二硫化鉬納米管具有典
型的中空結構，管徑分布均勻(約為lOOnm，與模板的孔徑相對應)，管壁比較光滑并且是比
較直的剛性管，具有極高的同向性，可被用作掃描隧道顯微鏡(STM)探針和工業(yè)加氫脫硫
催化劑，適合大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。


圖1為實施例1的
圖2為實施例1的
圖3為實施例2的
具體實施例方式以下通過具體實施方式
進一步描述本發(fā)明，由技術常識可知，本發(fā)明也可通過其 它的不脫離本發(fā)明技術特征的方案來描述，因此所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或等同本發(fā)明范圍內(nèi) 的改變均被本發(fā)明包含。
實施例1 : 取硫代鉬酸銨0. 26g，溶于10mL 二甲亞楓中并過濾，配制成0. lmol/L的前軀體溶 液，將商品AAO模板浸入該前軀體溶液中，浸泡10分鐘，再將AAO模板置于7(TC烘箱中保溫 5分鐘以使二甲亞楓溶劑充分揮發(fā)，該過程重復5遍；將已載有前軀體的AAO模板放入水平 的石英管式爐中，以200mL/min的流速通入10%的H2/N2的混合氣體(混合氣體中還原氣 體^與保護氣體^的體積比為1:9)，同時以10°C /min的升溫速率將石英管式爐中的溫 度升高至45(TC，保溫lh以充分反應，然后自然冷卻至室溫，停止通入IV^混合氣體，即得 黑色的二硫化鉬納米管。 對本實施例的產(chǎn)物進行X線衍射分析，所得XRD圖譜如圖1所示，可見所有的衍射
峰都可以與2-H MoS2相對應，合成產(chǎn)品的X射線衍射圖也有(002)衍射峰的偏移，這通常
被認為是IF_MoS2和納米管的層間距由于形成時應力減小而增大所致。 對本實施例的產(chǎn)物進行電鏡掃描以觀察其微觀形貌，所得SEM圖片如圖2所示，可
以看出所有產(chǎn)物均為兩端開口 、管壁比較光滑且平直的剛性管狀結構，而且尺寸分布均一
(約為100納米)、排列整齊、同向性極高。 實施例2: 取硫代鉬酸銨0. 26g，溶于10mL 二甲亞楓中并過濾，配制成0. lmol/L的前軀體溶 液，將商品AA0模板浸入該前軀體溶液中，浸泡10分鐘，再將AA0模板置于7(TC烘箱中保溫 5分鐘以使二甲亞楓溶劑揮發(fā)，該過程重復7遍；將已載有前軀體的AA0模板放入水平的石 英管式爐中，以200mL/min的流速通入10 %的H2/N2的混合氣體(混合氣體中還原氣體H2 與保護氣體K的體積比為1 : 9)，同時以1(TC/min的升溫速率將石英管式爐中的溫度升 高至55(TC，保溫lh以充分反應，然后自然冷卻至室溫，停止通入112/^2混合氣體，即得黑色 的二硫化鉬納米管。 對本實施例的產(chǎn)物進行電鏡掃描以觀察其微觀形貌，所得S EM圖片如圖3所示，
二硫化鉬納米管的XRD譜圖。
二硫化鉬納米管的微觀形貌圖片。
二硫化鉬納米管的微觀形貌圖片。可以看出所有產(chǎn)物均為兩端開口、管壁比較光滑且平直的剛性管狀結構，而且尺寸分布均 一 (約為100納米)、排列整齊、同向性極高。
權利要求
一種二硫化鉬納米管的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)以硫代鉬酸銨((NH4)2MoS4)為原料，溶于二甲亞楓(DMSO)中并過濾，配制成0.1moL/L的前軀體溶液；(2)將商品AAO模板浸入步驟(1)的前軀體溶液中，浸泡10分鐘，再將AAO模板置于70℃烘箱中5分鐘，以使二甲亞楓溶劑完全揮發(fā)，此步驟重復5～7遍；(3)將上述已載有前軀體的模板放入水平的石英管式爐中，以200mL/min的流速通入H2/N2的混合氣體(混合氣體中還原氣體H2與保護氣體N2的體積比為1∶9)，同時以10℃/min的升溫速率將石英管式爐中的溫度升高至450℃～550℃，保溫1h以充分反應，然后自然冷卻至室溫，停止通入H2/N2混合氣體，即得二硫化鉬納米管。
2. 根據(jù)權利要求1所述方法制備得到的二硫化鉬納米管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二硫化鉬納米管及其制備方法，是以硫代鉬酸銨((NH4)2MoS4)為原料，利用AAO(陽極氧化鋁)模板，以氫氣(H2)為還原劑，以氮氣(N2)為保護氣體，通過模板上孔洞的限制作用來控制產(chǎn)物的生長方向，從而在相對低的溫度條件下，大量合成尺寸和生長取向都具有高同向性的二硫化鉬納米管陣列，解決二硫化鉬納米管的尺寸和尺寸分布的問題。本發(fā)明方法工藝簡單，成本低廉，制備得到的二硫化鉬納米管可以廣泛用作固體潤滑劑、加氫脫硫催化劑、半導體材料、插層材料以及無水鋰電池材料等，并且適合大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號B82B3/00GK101704552SQ20091018069
公開日2010年5月12日 申請日期2009年10月28日 優(yōu)先權日2009年10月28日
發(fā)明者唐華, 曹可生, 李國偉, 李長生, 王芳菲 申請人:無錫潤鵬復合新材料有限公司