二硫化钼-埃洛石纳米管复合材料的制备方法技术

本发明专利技术二硫化钼‑埃洛石纳米管复合材料的制备方法，涉及复合材料，采用微波水热法制备二硫化钼‑埃洛石纳米管复合材料，步骤是：制备埃洛石纳米管；配制钼酸盐、硫化物和埃洛石纳米管的反应物原料混合液；将该反应物原料混合液倒入聚四氟乙烯反应釜置于微波水热设备中完成反应物的微波水热法有效复合；微波水热法所得产物经洗涤干燥制得二硫化钼‑埃洛石纳米管复合材料。本发明专利技术克服了二硫化钼复合材料制备的现有技术在干燥或退火过程中二硫化钼复合材料容易重新聚集或堆叠，以及制备工艺复杂、反应周期长、能耗高和成本高的缺陷。

Preparation of molybdenum disulfide nanotube composite

The preparation method of the molybdenum disulfide halloysite nanotube composite material relates to the composite material. The molybdenum disulfide halloysite nanotube composite material is prepared by microwave hydrothermal method. The steps are as follows: preparing halloysite nanotube; preparing molybdate, sulfide and reactant material mixture of halloysite nanotube; and reacting the reaction; Molybdenum disulfide halloysite nanotube composites were prepared by microwave hydrothermal method after the products were washed and dried. The invention overcomes the defects of the existing technology for preparing the molybdenum disulfide composite materials in the process of drying or annealing, that the molybdenum disulfide composite materials are easy to re-aggregate or stack, and that the preparation process is complex, the reaction period is long, the energy consumption is high and the cost is high.

【技术实现步骤摘要】
二硫化钼-埃洛石纳米管复合材料的制备方法
本专利技术的技术方案涉及复合材料，具体地说是二硫化钼-埃洛石纳米管复合材料的制备方法。
技术介绍
二硫化钼是一种典型的层状过渡金属硫化物，每两层硫原子层中间夹着一层钼原子层，形成典型的三明治结构，钼原子与硫原子之间为共价键，相邻两分子层之间通过比较弱的范德华力相连接，层内作用较强、层间作用相对较弱。由于这种特殊的层状结构，使得二硫化钼具有良好的催化、润滑和光电等性能，被广泛应用于锂离子电池电极以及光催化、固体润滑、传感器、场效应晶体管
二硫化钼由于其结构边缘的不饱和性具有较高的反应活性，此外，二硫化钼是窄带隙半导体，对可见光有较好的吸收效果，已经应用在光催化方面。以下文献报道了二硫化钼在光催化领域中的应用：文献MoS2-GOnanocompositessynthesizedviaahydrothermalhydrogelmethodforsolarlightphotocatalyticdegradationofmethyleneblue(YDing,YZhou,WNie,etal.MoS2-GOnanocompositessynthesizedviaahydrothermalhydrogelmethodforsolarlightphotocatalyticdegradationofmethyleneblue[J].AppliedSurfaceScience,2015,357∶1606-1612.)介绍了采用一步水热法制备MoS2-GO水凝胶复合材料；CN107233900A公开了一种二硫化钼复合纳米金光催化剂及其制备方法；CN106902847A公开了一种二硫化钼/钛酸钡超声可见光催化剂及其制备与应用。在光催化领域应用中，现有技术制备的二硫化钼纳米片易发生团聚，使暴露的活性位点减少，影响光催化性能的充分发挥，上述制备二硫化钼复合光催化材料的现有技术还存在周期长、制备成本较高、制备工艺复杂和能耗较高的诸多缺陷。二硫化钼作为锂离子电池的负极，由于层间距较大易于锂离子的插入，可以使充放电电容量得到有效增加，但是在重复的锂化-脱锂过程中由于颗粒粉碎，导致锂离子电池充放电的循环稳定性差。为了解决上述问题，现有技术中用作锂离子电池的负极材料主要采用两种二硫化钼的复合材料，即二硫化钼-石墨烯复合材料和二硫化钼-碳复合材料。文献FacilesynthesisandelectrochemicalpropertiesoftwodimensionallayeredMoS2/graphenecompositeforreversiblelithiumstorage(XZhou,ZWang,WChen,etal.FacilesynthesisandelectrochemicalpropertiesoftwodimensionallayeredMoS2/graphenecompositeforreversiblelithiumstorage[J].JournalofPowerSources,2014,251(2)∶264-268.)介绍了采用水热法制备二硫化钼/石墨烯复合材料；CN107394184A公开了一种具有疏松三维缠绕结构的二硫化钼/石墨烯纳米带复合材料及其制备方法和应用；CN104319102A公开了一种制备负载三维花状石墨烯/二硫化钼复合材料的纤维状对电极的方法；上述制备二硫化钼-石墨烯复合材料现有技术存在的缺陷是：该类复合材料在干燥或退火过程中容易重新聚集或堆叠，这大大降低了比表面积，限制了电子和离子的运输，有些制备方法中还需要高温退火，并且制备周期较长、成本较高。CN107256949A公开了层状二硫化钼/碳复合材料的制备方法；CN104966817A公开了二硫化钼与碳的三维多孔网络复合材料及制备方法；CN107275600A公开了中空球形的二硫化钼/碳复合材料的制备方法；CN106423218A公开了一种二硫化钼/碳纳米复合材料的合成方法；CN104934602A公开了一种二硫化钼/碳复合材料及其制备方法；CN106410136A公开了一种层状结构二硫化钼/碳复合材料及其制备方法与应用；上述制备二硫化钼-碳复合材料现有技术存在的缺陷是：与二硫化钼进行复合的是由碳源合成的碳材料，其中，采用溶胶-凝胶法的整个实验周期较长；采用水热法的需要引入模板，且模板还需处理或再次去除；采用化学气相沉积法的需要进行高温气相沉积，合成效率较低且容易产生副产物，影响产品质量。现有技术制备二硫化钼复合材料的方法主要有化学气相沉积法、高温固相法、共沉淀法、溶胶-凝胶法和水热法。化学气相沉积法对实验条件要求高，可控性及重复性差。高温固相法制备产品粒度较大、能耗高、效率低、容易混入杂质。共沉淀法在液相中反应复杂，控制难度大，加入沉淀剂时可能会产生团聚或组成不够均匀。溶胶-凝胶法所使用的原料常涉及有机物且价格较贵，整个溶胶-凝胶过程所需时间较长。现有水热法存在反应周期长、能耗高的缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供二硫化钼-埃洛石纳米管复合材料的制备方法，是以钼酸盐、硫化物和埃洛石纳米管为原材料，采用微波水热法制备二硫化钼-埃洛石纳米管复合材料，克服了二硫化钼复合材料制备的现有技术在干燥或退火过程中二硫化钼复合材料容易重新聚集或堆叠，以及制备工艺复杂、反应周期长、能耗高和成本高的缺陷。本专利技术解决该技术问题所采用的技术方案是：二硫化钼-埃洛石纳米管复合材料的制备方法，具体步骤如下：第一步，制备埃洛石纳米管：按固液质量比为1∶3～5称取所需量的埃洛石和0.3～5mol/L的HCl溶液于容器中混合，在温度为60～80℃条件下水热3～6h，然后抽滤和用去离子水洗涤5～7次至中性，将滤饼置于60～80℃烘箱中烘至干燥，然后研磨和过200目筛，得到提纯的埃洛石粉体，将0.3～6mol/L的NaOH溶液加入上述得到的提纯的埃洛石粉体中，使固液质量比为1∶10～50，在温度为50～70℃条件下进行超声处理1～2h，然后抽滤和洗涤5～7次，直至pH值为中性，将所得滤饼置于60～80℃烘箱中干燥10～12h，取出研磨和过200目筛，即制得埃洛石纳米管，备用；第二步，配制反应物原料混合液：分别称取1～20mmol的钼酸盐、10～150mmol硫化物以及0.3～3.0g上述第一步制得的埃洛石纳米管，先将所称取的钼酸盐溶于35～175mL去离子水中，待搅拌至钼酸盐完全溶解，再将所称取的硫化物溶于上述钼酸盐溶液中，在室温下磁力搅拌20～50min，待混合液呈均匀透明状态后，将所称取的上述第一步制得的埃洛石纳米管加入，在室温下磁力搅拌30～60min，然后超声10～30min，配制得到反应物原料混合液；第三步，反应物的微波水热法有效复合：将上述第二步配制得到的反应物原料混合液倒入容积为50～250mL的聚四氟乙烯反应釜中，填充度为50％～70％，将该聚四氟乙烯反应釜置于微波水热设备中，设置温度为170～230℃，压力为2～4MPa，保温1～5h后，冷却至室温，完成反应物的微波水热法有效复合；第四步，制备二硫化钼-埃洛石纳米管复合材料：将上述第三步完成反应物的微波水热法有效复合得到的产物从聚四氟乙烯反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.二硫化钼‑埃洛石纳米管复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：第一步，制备埃洛石纳米管：按固液质量比为1∶3～5称取所需量的埃洛石和0.3～5mol/L的HCl溶液于容器中混合，在温度为60～80℃条件下水热3～6h，然后抽滤和用去离子水洗涤5～7次至中性，将滤饼置于60～80℃烘箱中烘至干燥，然后研磨和过200目筛，得到提纯的埃洛石粉体，将0.3～6mol/L的NaOH溶液加入上述得到的提纯的埃洛石粉体中，使固液质量比为1∶10～50，在温度为50～70℃条件下进行超声处理1～2h，然后抽滤和洗涤5～7次，直至pH值为中性，将所得滤饼置于60～80℃烘箱中干燥10～12h，取出研磨和过200目筛，即制得埃洛石纳米管，备用；第二步，配制反应物原料混合液：分别称取1～20mmol的钼酸盐、10～150mmol硫化物以及0.3～3.0g上述第一步制得的埃洛石纳米管，先将所称取的钼酸盐溶于35～175mL去离子水中，待搅拌至钼酸盐完全溶解，再将所称取的硫化物溶于上述钼酸盐溶液中，在室温下磁力搅拌20～50min，待混合液呈均匀透明状态后，将所称取的上述第一步制得的埃洛石纳米管加入，在室温下磁力搅拌30～60min，然后超声10～30min，配制得到反应物原料混合液；第三步，反应物的微波水热法有效复合：将上述第二步配制得到的反应物原料混合液倒入容积为50～250mL的聚四氟乙烯反应釜中，填充度为50%～70%，将该聚四氟乙烯反应釜置于微波水热设备中，设置温度为170～230℃，压力为2～4MPa，保温1～5h后，冷却至室温，完成反应物的微波水热法有效复合；第四步，制备二硫化钼‑埃洛石纳米管复合材料：将上述第三步完成反应物的微波水热法有效复合得到的产物从聚四氟乙烯反应釜中取出，用去离子水进行4～6次洗涤，在温度为60～80℃条件下干燥12～24h，即制得二硫化钼‑埃洛石纳米管复合材料。...

【技术特征摘要】
1.二硫化钼-埃洛石纳米管复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：第一步，制备埃洛石纳米管：按固液质量比为1∶3～5称取所需量的埃洛石和0.3～5mol/L的HCl溶液于容器中混合，在温度为60～80℃条件下水热3～6h，然后抽滤和用去离子水洗涤5～7次至中性，将滤饼置于60～80℃烘箱中烘至干燥，然后研磨和过200目筛，得到提纯的埃洛石粉体，将0.3～6mol/L的NaOH溶液加入上述得到的提纯的埃洛石粉体中，使固液质量比为1∶10～50，在温度为50～70℃条件下进行超声处理1～2h，然后抽滤和洗涤5～7次，直至pH值为中性，将所得滤饼置于60～80℃烘箱中干燥10～12h，取出研磨和过200目筛，即制得埃洛石纳米管，备用；第二步，配制反应物原料混合液：分别称取1～20mmol的钼酸盐、10～150mmol硫化物以及0.3～3.0g上述第一步制得的埃洛石纳米管，先将所称取的钼酸盐溶于35～175mL去离子水中，待搅拌至钼酸盐完全溶解，再将所称取的硫化物溶于上述钼酸盐溶液中，在室温下磁力搅拌20～50min，待混合液呈均匀透明状态后，将所称取的上述第一步制得的埃洛石纳米管加入，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王菲，朱毛毛，梁金生，汤庆国，崔丽，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12