一种MoS2-PtAg纳米复合材料、制备方法及其用途技术

本发明专利技术涉及一种MoS2-PtAg纳米复合材料、制备方法及其用途。所述纳米复合材料由面心立方形式堆积的PtAg正八面体合金纳米粒子修饰的单/多层MoS2纳米片组成。所述纳米复合材料的制备方法，是以MoS2粉末为原料，进行研磨、插层、离心洗涤，在超声作用下加入表面活性剂，超声破碎，离心后分散在水中，制备出单/多层MoS2纳米片的水溶液，再将铂盐和银盐与还原剂溶于单/多层MoS2纳米片的水溶液中，搅拌均匀后进行水热反应。本发明专利技术的MoS2-PtAg纳米复合材料，表现出类似过氧化物酶的催化活性，可作为一种新的过氧化物酶模拟酶，代替过氧化物酶应用于免疫分析、生物检测和临床诊断等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机纳米复合材料
，涉及纳米复合材料的制备方法，特别涉及一种面心立方形式堆积的PtAg正八面体合金纳米粒子修饰单/多层MoS2纳米片、制备方法及其用途。
技术介绍
2004年，Novoselov等人首次成功制备出二维单层石墨稀，引发了人们对二维层状材料研宄极大的兴趣。最近，一些类石墨烯二维层状材料，如由单/多层原子构成的MoS2纳米片，因其独特的物理和化学性质而受到了催化、光电器件、生物传感等领域广泛的关注。特别地，单/多层MoS2m米片具有比表面积大、吸附能力强、反应活性高等优点，作为催化剂在加氢脱硫、光催化制氢等反应中得到了应用。纳米粒子特别是金属纳米粒子，由于具有很多独特的物理和化学性质，已在催化等领域得到了广泛的研宄。用金属纳米粒子修饰二维层状材料后，不仅能够增强材料固有的性能，而且可能产生新的性能与功能。例如:用金属纳米粒子修饰的石墨烯复合材料，可以作为一类高效电催化反应催化剂(J.Am.Chem.Soc.2013, 135，2013)和生物传感器(Proc.Natl.Acad.Sc1.U.S.A.2012，109，9281)等。最近，一些研宄组报道了金属纳米粒子修饰单/几层MoS2片复合材料的制备，作为电催化剂用于制氢反应和甲醇氧化反应中。例如，首先通过电化学锂插层法或正丁基锂插层法制备出单/多层MoS2纳米片，然后在稳定剂(如，十六烷基三甲基溴化铵，羧甲基纤维素钠等)存在下，采用湿化学反应法，在MoS2纳米片表面将Pt、Pd等单一贵金属纳米粒子通过外延生长方式原位制备出球状贵金属纳米粒子修饰的单/几层此32片(Nat.Commun.2013, 4, 1444 ；Nanoscale 2014, 6, 5762)。值得注意的是，在贵金属纳米粒子的还原过程中，需要加入强碱溶液或使用卤灯或微波辐射等辅助条件。由于MoS2m米片与金属纳米粒子的协同效应，显著提高了金属纳米粒子的电催化性能，如Pt-MoS2在制氢反应中比商业Pt/C表现出了更高的电催化活性，而Pd-MoS2用于甲醇氧化反应时的阳极峰电流密度是商业Pd/C催化剂的2.8倍。此外，借助扫描电镜观察到Pd纳米粒子在循环伏安测试中无明显团聚现象，显不出$父尚的稳定性。双金属纳米材料往往具有单金属纳米材料所不具有的多种优势，如:可增强催化活性、选择性、材料稳定性等。单/多层MoS2m米片载上双金属纳米粒子后，由于MoS2纳米片与双金属纳米粒子之间的协同效应，单独的单/多层MoS2m米片的催化活性可能得到进一步增强，从而有利于设计出用于高催化活性的纳米复合材料。同时，双金属纳米粒子修饰单/多层MoS2纳米片，不仅可降低金属纳米材料特别是贵金属纳米材料的成本，还可避免MoS2纳米片团聚或再堆积而降低其活性，从而提高单/多层MoS2纳米片的稳定性。因此，双金属纳米粒子修饰的单/多层MoS2m米片复合材料的制备与应用具有极其重要的理论意义和实际价值。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的之一在于提供一种PtAg双金属纳米粒子修饰的MoS2纳米片，即MoS2-PtAg纳米复合材料，所述的MoS2-PtAg纳米复合材料作为一类新颖的过氧化物酶模拟酶(即过氧化物模拟酶)，可代替过氧化物酶应用于免疫分析、生物检测和临床诊断等领域。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案:一种MoS2-PtAg纳米复合材料，所述复合材料由面心立方形式堆积的PtAg正八面体合金纳米粒子修饰的单/多层MoS2纳米片组成。在本专利技术中，所述“单/多层”中的“/”均表示“和”或者“或”。如，在本专利技术中，所述“单/多层MoS2纳米片”指，单层MoS 2纳米片、多层MoS 2纳米片或者单层和多层MoS2m米片的组合。优选地，所述PtAg正八面体合金纳米粒子的粒径为10?50nm，例如15nm、20nm、25nm、30nm、35nm、40nm或45nm，优选13nm。因为粒径太小，粒子易团聚；粒径太大，活性会降低。基于单/多层MoS2纳米片，本专利技术提供了一种PtAg双金属纳米粒子表面修饰的MoS2m米片，PtAg双金属纳米粒子均勾分散在单/多层MoS2纳米片上。正八面体作为一种最简单的柏拉图固体，具有高度对称性，含有八个相等的正三角形(111)晶面。该PtAg双金属纳米粒子修饰的Mos2m米片作为一类新颖的过氧化物酶模拟酶，其在免疫分析、生物检测和临床诊断等领域都有潜在的应用价值。本专利技术的目的之二在于提供一种如上所述的MoS2-PtAg纳米复合材料的制备方法，所述方法包括以下步骤:将铂盐、银盐和还原剂溶解于单/多层MoS2纳米片的水溶液中，搅拌均匀后进行水热反应，得到MoS2-PtAg纳米复合材料。反应体系中不需要加入额外的碱，也不需要使用卤灯或微波辐射，具有工艺简单、产物尺寸和形貌可控、结晶性好、重复性好等优点。优选地，所述单/多层MoS2m米片的水溶液的制备方法，包括以下步骤:对MoS2粉末进行研磨、插层和离心洗涤，再在超声作用下加入水溶性表面活性剂，超声破碎，离心后分散在水中，得到单/多层MoS2纳米片的水溶液。特别地，在本专利技术MoS2纳米片的插层过程中，加入浓硫酸，浓硫酸既作为良溶剂又作为插层剂，不需要复杂的设备，避免了现有在有机溶剂中进行MoS2片插层技术的缺点，如:在吡咯烷酮类溶剂中对此&粉体需用水热釜进行高温高压水热处理后才可剥离(CN 102583547B);在吡咯烷酮类溶剂中使用电化学锂离子插层过程中有氢气产生的危险(Angew.Chem.1nt.Ed.2011,50，11093);在正己烷中使用锂离子插层时间长(Chem.Commun.2010,46, 1106)等。所述MoS2粉末进行研磨、插层和离心洗涤，示例性的方法为:将MoS 2粉末与NaCl混合后研磨lh。离心洗涤，干燥后加入浓硫酸，90°C下恒温搅拌24h。离心去除硫酸，对所得到的沉淀离心水洗至中性。作为优选，本专利技术的制备方法中，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和聚(丙烯胺盐酸盐)中的任意一种或者至少两种的组合。作为优选，本专利技术的制备方法中，所述表面活性剂的质量浓度为I?10g/L，例如为 lg/L、2g/L、3g/L、4g/L、5g/L、6g/L、7g/L、8g/L、9g/L 或 10g/L 等。表面活性剂浓度过低，纳米材料的水溶性不够；浓度太高，纳米材料表面会完全被覆盖。作为优选，本专利技术的制备方法中，所述超声破碎的时间为Ih以上，超声破碎的功率为10ff以上，优选地，所述超声破碎的时间为I?3h，例如为IhU.5h、2h、2.5h或3h等;超声破碎的功率为100?400W，例如为100W、175W、250W、325W或400W等。超声时间太短或功率太小，都不能有效破碎MoS2纳米片；超声时间太长或功率过大，MoS2纳米片容易变成小粒子。作为优选，本专利技术的制备方法中，所述单/多层MoS2纳米片的水溶液的质量浓度为 0.1 ?1.0g/L，例如 0.1g/L、0.2g/L、0.4g/L、0.5g/L、0.6g/L、0.7g/L、0.8g/L、0.9g/L 或1.0g/L等。因为浓度过低，不能有效负载金属纳米粒子；浓度过高，部分MoS2纳米片会团聚。作为优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MoS2‑PtAg纳米复合材料，所述复合材料由面心立方形式堆积的PtAg正八面体合金纳米粒子修饰的单/多层MoS2纳米片组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡双飞，乞萃，杨蓉，王琛，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11