二维二硫化钼纳米材料的液相剥离方法、二硫化钼分散方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种二维二硫化钼(MoS2)纳米材料的液相剥离方法、MoS2分散方法及应用。所述二硫化钼分散剂包括能够通过物理作用与二硫化钼结合而使二硫化钼稳定分散于常规溶剂等分散介质内的聚苯胺类导电高分子。本发明专利技术利用成本低廉的聚苯胺类导电高分子作为二硫化钼分散剂，并将该分散剂与二硫化钼在分散介质中简单混合，通过两者之间的物理相互作用，即可通过简单的液相剥离方法获得二硫化钼二维纳米片，其无损于二硫化钼的物理结构和化学性能，操作过程简单，利于大规模实施，且剥离的二硫化钼二维纳米片在半导体、能源、耐磨润滑涂料、复合材料等领域具有广阔的应用前景。

Liquid phase stripping method and dispersion method of molybdenum disulfide and its application in 2D MoS2 nanomaterials

The invention discloses a liquid phase stripping method of two-dimensional molybdenum disulfide (MoS2) nano material, MoS2 dispersion method and application. The molybdenum disulfide dispersing agent comprises polyaniline conductive polymer which can stably disperse molybdenum disulfide into disperse medium such as conventional solvent by combining physical action with molybdenum disulfide. The invention uses polyaniline conductive polymer with low cost as MoS2 dispersant, and the dispersing agent and MoS2 in dispersion medium by simple mixing, the interaction between the two phases can be physical, peeling method to obtain the MoS2 two dimensional nanosheets via a simple solution, the physical structure and chemical properties of the intact in configuration, operation the process is simple and conducive to large-scale implementation, molybdenum disulfide nanosheets and stripping has broad application prospects in the field of semiconductor, energy, wear-resistant lubricating coating, composite materials.

【技术实现步骤摘要】
二维二硫化钼纳米材料的液相剥离方法、二硫化钼分散方法及应用
本专利技术特别涉及一类二硫化钼分散剂、通过物理方法制备二硫化钼分散体以及可再分散二硫化钼粉体的方法。
技术介绍
二硫化钼是一种层状半导体材料，在润滑、离子交换、吸附、传导、分离和催化等诸多领域具有广阔的应用前景。但二硫化钼属片层之间是以较弱的范德华力结合，在外界影响下，易发生蜷曲和团聚，致使常规溶剂中的分散有限，这就很大程度上限制了其应用。为获得二硫化钼的二维纳米材料，业界提出了诸多方案。例如，有研究人员通过在含有氧化剂的混合溶剂中搅拌或超声处理，二硫化钼可在有机溶剂中剥离并形成二硫化钼纳米片。例如，还有研究人员通过将两亲性表面活性剂溶解于有机溶剂中，水浴超声0.5～2小时，得到混合溶液；然后将二硫化钼粉体加入到混合溶液中,超声、离心、去除上清液，收集沉淀，干燥，得到固体物，即剥离后的二维层状纳米材料。又例如，有研究人员通过在MoS2层间插入锂，并通过超声实现了MoS2片层在水中的稳定分散，但是该过程复杂且限制了其应用。再例如，有研究人员报导了在一定配比的乙醇和水混合溶剂中可实现MoS2的剥离，但是分散浓度很低，仅为0.018mg/mL。还有研究人员通过N-甲基吡咯烷酮的辅助研磨及声波降解作用，通过改变研磨时间以及研磨-声波降解时间实现了二硫化钼在水溶液中的稳定分散。但前述的现有二硫化钼二维纳米片制备方法普遍存在操作难度大，难以规模化实施等缺陷，而且所获二硫化钼二维纳米片产品质量不稳定。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种二硫化钼分散剂、二硫化钼分散体、其制备方法及应用，以克服现有技术中的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一类二硫化钼分散剂，其包括聚苯胺类导电高分子，且所述聚苯胺类导电高分子能够通过物理作用与二硫化钼结合而使二硫化钼稳定分散于分散介质内。进一步的，所述聚苯胺类导电高分子包括本征态聚苯胺、掺杂态聚苯胺、取代聚苯胺、油溶性聚苯胺和水溶性聚苯胺中的任意一种或两种以上的组合。本专利技术实施例还提供了一类二硫化钼与聚苯胺类导电高分子的复合物，所述聚苯胺类导电高分子包括本征态聚苯胺、掺杂态聚苯胺、取代聚苯胺、油溶性聚苯胺和水溶性聚苯胺中的任意一种或两种以上的组合。本专利技术实施例还提供了一类聚苯胺类导电高分子作为二硫化钼分散剂的用途，所述聚苯胺类导电高分子包括本征态聚苯胺、掺杂态聚苯胺、取代聚苯胺、油溶性聚苯胺和水溶性聚苯胺中的任意一种或两种以上的组合。本专利技术实施例还提供了一种液相剥离制备二维二硫化钼纳米材料的方法，其包括：将聚苯胺类导电高分子与二硫化钼粉体在水和/或有机溶剂等分散介质中充分混合，形成二维二硫化钼纳米材料的稳定分散液。本专利技术实施例还提供了一类二硫化钼分散体，其包含：分散介质；以及，分散于所述分散介质中的、如前所述的任一种复合物。本专利技术实施例还提供了一种二硫化钼分散体的制备方法，其包括：将二硫化钼及所述聚苯胺类导电高分子于分散介质中均匀混合形成稳定分散体。本专利技术实施例还提供了一种可再分散二硫化钼粉体，它是通过去除如前所述的任一种二硫化钼分散体中的分散介质而获得的粉体，且所述粉体能够被再次直接分散于所述分散介质中。本专利技术实施例提供了一种基于物理方法实现二硫化钼分散和再分散方法，其包括：将二硫化钼及如前所述的任一种聚苯胺类导电高分子于分散介质中均匀混合形成稳定分散体，去除所述分散体中的分散介质而获得二硫化钼与聚苯胺类导电高分子的复合物，以及，将所述复合物再次分散于分散介质中，再次形成稳定分散体。进一步的，所述二硫化钼为二维二硫化钼纳米材料。进一步的，所述分散介质可选自水、有机溶剂和高分子树脂等中的任意一种或两种以上的组合。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：利用易于合成、成本低廉的聚苯胺类导电高分子作为二硫化钼分散剂，并将该分散剂与二硫化钼在分散介质(例如水、有机溶剂等常规溶剂和/或高分子树脂)中简单混合，通过两者之间的物理相互作用，即可大幅提升二硫化钼，特别是二硫化钼二维纳米材料在有机溶剂中的分散度及分散稳定性；而且，籍由所述聚苯胺类导电高分子还可以通过简单的液相剥离方法获得二硫化钼二维纳米片，其无损于二硫化钼的物理结构和化学性能，过程清洁高效且操作简便，利于规模化实施，而剥离的二硫化钼二维纳米片在半导体、能源、耐磨润滑涂料、复合材料等领域具有广阔的应用前景。附图说明图1a-图1b是本专利技术实施例1中二硫化钼在无分散剂及有分散剂作用下分散的照片。图2是本专利技术实施例1中剥离的二硫化钼纳米片的SEM照片。具体实施方式如前所述，二硫化钼二维纳米片由于片层间存在强烈的相互作用，在普通溶剂中容易发生团聚沉淀(参阅图1a)，本案专利技术人经长期研究和大量实践，特提出本专利技术的技术方案，并获得了出乎意料的良好技术效果。如下将对本专利技术的技术方案及其效果等进行详细的阐述。本专利技术实施例的一个方面提供了一种二硫化钼分散剂，其包括聚苯胺类导电高分子，且所述聚苯胺类导电高分子能够通过物理作用与二硫化钼结合而使二硫化钼稳定分散于分散介质内。进一步的，所述分散介质包括水，有机溶剂、高分子树脂等中的任意一种或两种以上的组合。进一步的，所述二硫化钼分散剂选自具有芳香结构的聚苯胺类导电高分子。进一步的，在无需加入任何添加剂和反应剂的情况下，仅通过简单的物理混合(例如机械搅拌、超声、振荡等物理方式，当然在一些实施方案中也可配合其它合适的非物理方法)，并利用所述分散剂与二硫化钼之间的物理弱相互作用，就能使二硫化钼在分散介质(例如水、有机溶剂等常规溶剂和/或高分子树脂)中实现稳定分散。进一步的，所述聚苯胺类导电高分子包括本征态聚苯胺、掺杂态聚苯胺、取代聚苯胺、油溶性聚苯胺和水溶性聚苯胺中的任意一种或两种以上的组合。优选的，所述聚苯胺类导电高分子包括具有下列任一化学式所示结构单元的聚苯胺类导电高分子：其中，n＝3～500。进一步的，若非特别说明，则在本说明书中述及的聚苯胺类导电高分子均可选自前述的各类聚苯胺类导电高分子。进一步的，所述聚苯胺类导电高分子能够通过物理作用与二硫化钼结合，从而使二硫化钼在分散介质(特别是水、有机溶剂等)中的最大分散度达到5mg/mL(优选为0.1mg/mL～3mg/mL)。需要说明的是，此处所述的“最大分散度”对应于采用最低有效量的二硫化钼分散剂的情况。适用于本专利技术的聚苯胺类导电高分子可以从商购途径获取，也可以参考文献(例如，JournalofPolymerScience,2000,38:194-195,203；材料导报,2001,15(3):42；JournalofSolidStateChemistry,2006,179(1):308-314；Chem.Commun.,1977,16:578-580.等)自制。进一步的，所述二硫化钼为二维二硫化钼纳米材料，优选为厚度为1～20nm的二硫化钼二维纳米片。进一步的，所述分散介质包括常规溶剂，例如水或有机溶剂。例如，所述有机溶剂可选自低沸点溶剂和/或高沸点极性有机溶剂，例如可优选自乙醇、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、氯仿和N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或两种以上的组合，也可以选自高分子树脂，例如聚乙二醇、聚丙二醇等。进一步的，若非特别说明，则本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二硫化钼分散剂，其特征在于包括聚苯胺类导电高分子，且所述聚苯胺类导电高分子能够通过物理作用与二硫化钼结合而使二硫化钼稳定分散于分散介质内。

【技术特征摘要】
1.一种二硫化钼分散剂，其特征在于包括聚苯胺类导电高分子，且所述聚苯胺类导电高分子能够通过物理作用与二硫化钼结合而使二硫化钼稳定分散于分散介质内。2.根据权利要求1所述的二硫化钼分散剂，其特征在于：所述聚苯胺类导电高分子包括本征态聚苯胺、掺杂态聚苯胺、取代聚苯胺、油溶性聚苯胺和水溶性聚苯胺中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述聚苯胺类导电高分子包括具有下列任一化学式所示结构单元的聚苯胺类导电高分子：其中，n＝3～500；和/或，所述二硫化钼为二维二硫化钼纳米材料，优选为厚度为1～20nm的二硫化钼二维纳米片；和/或，所述分散介质包括水、有机溶剂和高分子树脂中的任意一种或两种以上的组合。3.二硫化钼与聚苯胺类导电高分子的复合物，所述聚苯胺类导电高分子包括本征态聚苯胺、掺杂态聚苯胺、取代聚苯胺、油溶性聚苯胺和水溶性聚苯胺中的任意一种或两种以上的组合，优选的，所述聚苯胺类导电高分子包括具有下列任一化学式所示结构单元的聚苯胺类导电高分子：其中，n＝3～500。4.根据权利要求3所述的复合物，其特征在于：所述聚苯胺类导电高分子与二硫化钼的重量比为0.1～10:1，优选为0.2～2:1；和/或，所述二硫化钼为二维二硫化钼纳米材料，优选为厚度为1～20nm的二硫化钼二维纳米片。5.聚苯胺类导电高分子作为二硫化钼分散剂的用途，所述聚苯胺类导电高分子包括本征态聚苯胺、掺杂态聚苯胺、取代聚苯胺、油溶性聚苯胺和水溶性聚苯胺中的任意一种或两种以上的组合，优选的，所述聚苯胺类导电高分子包括具有下列任一化学式所示结构单元的聚苯胺类导电高分子：其中，n＝3～500。6.根据权利要求5所述的用途，其特征在于：所述二硫化钼为二维二硫化钼纳米材料，优选为厚度为1～20nm的二硫化钼二维纳米片。7.一种液相剥离制备二维二硫化钼纳米材料的方法，其特征在于包括：将聚苯胺类导电高分子与二硫化钼粉体在水和/或有机溶剂中充分混合，形成二维二硫化钼纳米材料的稳定分散液。8.根据权利要求7所述的液相剥离制备二维二硫化钼纳米材料的方法，其特征在于包括：将聚苯胺类导电高分子与二硫化钼粉体在水和/或有机溶剂中充分混合形成二维二硫化钼纳米材料的稳定分散液，之后对所述稳定分散液进行离心处理，收集获得二维二硫化钼纳米材料与聚苯胺类导电高分子的复合物。9.根据权利要求7或8所述的液相剥离制备二维二硫化钼纳米材料的方法，其特征在于包括：选用超声、搅拌、振荡方式中的至少一种使聚苯胺类导电高分子与二硫化钼粉体在水和/或有机溶剂中充分混合；和/或，所述二硫化钼分散剂包括本征态聚苯胺、掺杂态聚苯胺、取代聚苯胺、油溶性聚苯胺和水溶性聚苯胺中的任意一种或两种以上的组合，优选的，所述聚苯胺类导电高分子包括具有下列任一化学式所示结构单元的聚苯胺类导电高分子：其中，n＝3～500；和/或，所述常规溶剂选自水和或有机溶剂和/或高分子树脂，所述二维二硫化钼纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海超，崔明君，邱诗惠，王立平，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33