一种二硫化钼/碳纳米纤维杂化材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种二硫化钼/碳纳米纤维杂化材料的制备方法，将二氧化锰、三氧化钼和碳纳米纤维分别并排放入三个刚玉舟中，然后将三个刚玉舟都置于管式炉中间部位；将硫粉加入另一刚玉舟，置于气流的上游；开通惰性保护气体流30分钟后，管式炉温度升至700℃，装有硫粉的刚玉舟温度升至150℃；30分钟后，管式炉温度升至800-1300℃，保温5-12小时，同时装有硫粉的刚玉舟温度始终维持在150℃，最后在惰性保护气体保护下冷却至室温，即可。本发明专利技术的有益效果是：制备工艺简单、稳定性和重复性好，所得到的杂化材料催化活性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料制备和纳米催化领域，涉及一种二硫化钥/碳纳米纤维杂化 材料的制备方法，该杂化材料可以用于电催化析氢等催化领域。
技术介绍
类石墨烯结构的二硫化钥由于具有特殊的光学、电学性能，特别是有着非常高的 催化析氢活性，二硫化钥纳米材料的性能除了和自身的形貌、结构、尺寸相关外，制备方法 的不同，相应的性能也有所差别，有时纳米结构的微小变化可能会引起催化活性的大幅变 化。而且，由于二硫化钥属于半导体材料，导电性能较差，这不利于其作为电催化材料。 碳纳米纤维具有耐酸碱腐蚀、较大的比表面积（50_300m2/g)、良好的导电性、独特 的表面结构等一系列优点，在催化领域有着广泛的应用。制备碳纳米纤维的方法主要有化 学气相沉积法、固相合成法以及最近兴起的静电纺丝法。静电纺丝技术是利用高聚物溶液 或熔体在静电作用下进行喷射拉伸而获得连续性纤维的纺丝方法，是制备纳米级纤维的最 方便和成熟的方法。
技术实现思路
本专利技术要解决上述现有技术的缺点，提供一种二硫化钥/碳纳米纤维杂化材料的 制备方法，具有稳定性和重复性好、工艺简单的特点，利用该方法制得的杂化材料催化活性 商。 本专利技术解决其技术问题采用的技术方案：采用如下步骤： 1)将二氧化锰、三氧化钥和碳纳米纤维分别并排放入三个刚玉舟中，然后将三个 刚玉舟都置于管式炉中间部位；将硫粉加入另一刚玉舟，置于气流的上游； 2)开通惰性保护气体流30分钟后，管式炉温度升至700°C，装有硫粉的刚玉舟温 度升至150°C ; 3)30分钟后，管式炉温度升至800-1300°C，保温5-12小时，同时装有硫粉的刚玉 舟温度始终维持在150°C，最后在惰性保护气体保护下冷却至室温，即得所述二硫化钥/碳 纳米纤维杂化材料。 作为优选，所述碳纳米纤维的制备步骤为：利用静电纺丝技术制备超细纤维，然后 对所得超细纤维进行碳化即可。 作为优选，所述超细纤维的制备步骤为：将超细纤维前驱体用二甲基亚砜作为溶 剂配成质量浓度为5-15%的溶液，然后采用静电纺丝法对该溶液进行纺丝，控制纺丝电 压为4-18kV，接收装置到纺丝针头的距离为5-20cm，溶液流速为0. OlmL/min，得到直径为 100-800nm的超细纤维。 作为优选，所述超细纤维前驱体为聚丙烯腈、聚乙烯亚胺、聚乙烯醇、纤维素中的 一种或几种。 作为优选，所述超细纤维的碳化步骤为：将所述超细纤维置于马弗炉或管式炉中， 在200-500°C下加热3-8小时，完成预氧化，气体氛围为空气；然后温度升至800-1200°C，保 温5-20小时，气体氛围为氩气；最后在氩气氛围中冷却至室温，完成碳化过程，得到所述碳 纳米纤维。 作为优选，所述惰性保护气体为氩气。 专利技术有益的效果是：本专利技术利用静电纺丝技术制备超细纤维，然后碳化得到碳纳 米纤维，利用气相沉积的方法在碳纳米纤维上制备二硫化钥，得到二硫化钥/碳纳米纤维 杂化材料，制备工艺简单、稳定性和重复性好，所得到的杂化材料催化活性高。 【附图说明】 图1是本专利技术利用聚丙烯腈为超细纤维前驱体得到的二硫化钥/碳纳米纤维杂化 材扫描电镜照片。 图2是本专利技术利用纤维素为超细纤维前驱体得到的二硫化钥/碳纳米纤维杂化材 透射电镜照片。 【具体实施方式】 下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明： 实施例1 :取5g聚丙烯腈粉末，用二甲基亚砜配成质量浓度为5%的溶液，然后 采用静电纺丝法对该溶液进行纺丝，控制纺丝电压为4kV，接收装置到纺丝针头的距离为 5cm(即接收距离为5cm)，溶液流速为0. OlmL/min，即得到直径为100-800nm的聚丙烯腈超 细纤维。 将所得超细纤维置于马弗炉或管式炉中，在空气中200°C下预氧化8小时，然后在 氩气氛围中800°C下保温20小时，最后在氩气氛围中冷却至室温，得到碳纳米纤维。 将0. 5g二氧化锰、lg三氧化钥和0. 5g碳纳米纤维分别并排放入三个刚玉舟中，然 后将三个刚玉舟都置于管式炉中间部位；将lg硫粉加入另一刚玉舟中，置于气流的上游； 开通氩气30分钟后，管式炉温度升至700°C，装有硫粉的刚玉舟温度升至150°C ;30分钟后， 管式炉温度升至800°C，保温12小时，同时装有硫粉的刚玉舟温度始终维持在150°C，最后 在氩气保护下冷却至室温，得到二硫化钥/碳纳米纤维杂化材料，形貌如图1所示。 实施例2 :取5g纤维素，用二甲基亚砜配成质量浓度为15%的溶液，然后采用静电 纺丝法对该溶液进行纺丝，控制纺丝电压为18kV，接收装置到纺丝针头的距离为20cm，溶 液流速为〇. OlmL/min，即得到直径为100-800nm的超细纤维。 将所得超细纤维置于马弗炉或管式炉中，在空气中500°C下预氧化3小时；然后在 氩气氛围中1200°C下保温5小时，最后在氩气氛围中冷却至室温，得到碳纳米纤维。 将0. 5g二氧化锰、lg三氧化钥和0. 5g碳纳米纤维分别并排放入三个刚玉舟中，然 后将三个刚玉舟都置于管式炉中间部位；将lg硫粉加入另一刚玉舟中，置于气流的上游； 开通氩气30分钟后，管式炉温度升至700°C，装有硫粉的刚玉舟温度升至150°C ;30分钟后， 管式炉温度升至1200°C，保温5小时，同时装有硫粉的刚玉舟温度始终维持在150°C，最后 在氩气保护下冷却至室温，得到二硫化钥/碳纳米纤维杂化材料，形貌如图2所示。 实施例3 :取10g聚乙烯吡咯烷酮，用二甲基亚砜配成质量浓度为10%的溶液，然 后采用静电纺丝法对该溶液进行纺丝，控制纺丝电压为8kV，接收装置到纺丝针头的距离为 15cm，溶液流速为0· OlmL/min，即得到直径为100-800nm的超细纤维。 将所得超细纤维置于马弗炉或管式炉中，在空气中300°C下预氧化5小时，然后在 氩气氛围中l〇〇〇°C下保温10小时，最后在氩气氛围中冷却至室温，得到碳纳米纤维。 将0. 5g二氧化锰、lg三氧化钥和0. 5g碳纳米纤维分别并排放入三个刚玉舟中，然 后将三个刚玉舟都置于管式炉中间部位；将lg硫粉加入另一刚玉舟中，置于气流的上游； 开通氩气30分钟后，管式炉温度升至700°C，装有硫粉的刚玉舟温度升至150°C ;30分钟后， 管式炉温度升至800°C，保温12小时，同时装有硫粉的刚玉舟温度始终维持在150°C，最后 在氩气保护下冷却至室温，得到二硫化钥/碳纳米纤维杂化材料。 实施例4 :取12g聚乙烯醇，用二甲基亚砜配成质量浓度为12%的溶液，然后采 用静电纺丝法对该溶液进行纺丝，控制纺丝电压为12kV，接收装置到纺丝针头的距离为 l〇cm，溶液流速为0· OlmL/min，即得到直径为100-800nm的超细纤维。 将所得超细纤维置于马弗炉或管式炉中，在空气中400°C下预氧化4小时；然后在 氩气氛围中900°C下保温15小时，最后在氩气氛围中冷却至室温，得到碳纳米纤维。 将0. 5g二氧化锰、lg三氧化钥和0. 5g碳纳米纤维分别并排放入三个刚玉舟中，然 后将三个刚玉舟都置于管式炉中间部位；将lg硫粉加入另一刚玉舟中，置于气流的上游； 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二硫化钼/碳纳米纤维杂化材料的制备方法，其特征在于采用以下步骤：1)将二氧化锰、三氧化钼和碳纳米纤维分别并排放入三个刚玉舟中，然后将三个刚玉舟都置于管式炉中间部位；将硫粉加入另一刚玉舟，置于气流的上游；2)开通惰性保护气体流30分钟后，管式炉温度升至700℃，装有硫粉的刚玉舟温度升至150℃；3)30分钟后，管式炉温度升至800‑1300℃，保温5‑12小时，同时装有硫粉的刚玉舟温度始终维持在150℃，最后在惰性保护气体保护下冷却至室温，即得所述二硫化钼/碳纳米纤维杂化材料。

【技术特征摘要】
1. 一种二硫化钥/碳纳米纤维杂化材料的制备方法，其特征在于采用以下步骤： 1) 将二氧化锰、三氧化钥和碳纳米纤维分别并排放入三个刚玉舟中，然后将三个刚玉 舟都置于管式炉中间部位；将硫粉加入另一刚玉舟，置于气流的上游； 2) 开通惰性保护气体流30分钟后，管式炉温度升至700°C，装有硫粉的刚玉舟温度升 至 150°C ; 3) 30分钟后，管式炉温度升至800-1300°C，保温5-12小时，同时装有硫粉的刚玉舟温 度始终维持在150°C，最后在惰性保护气体保护下冷却至室温，即得所述二硫化钥/碳纳米 纤维杂化材料。2. 根据权利要求1所述的一种二硫化钥/碳纳米纤维杂化材料的制备方法，其特征在 于所述碳纳米纤维的制备步骤为：利用静电纺丝技术制备超细纤维，然后对所得超细纤维 进行碳化即可。3. 根据权利要求2所述的一种二硫化钥/碳纳米纤维杂化材料的制备方法，其特征在 于所述超细纤维的制备步骤为：将超细纤维前驱体用二甲基亚砜作...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜明亮，朱罕，张明，王盼，包世勇，邹美玲，杨婷婷，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33