一种硫化铜/硫化钼复合材料的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种硫化铜/硫化钼复合材料的制备方法，以(NH4)6Mo7O24·4H2O、Cu(CH3COO)2与1，3‑二(硫代乙酸‑S‑正丙基)咪唑溴盐为原料，通过水热法一锅合成了硫化铜/硫化钼复合材料，并通过对萘催化加氢反应效果评价了复合材料的制备条件，优化了制备复合材料的反应温度、反应时间、以及原料的配比，在(NH4)6Mo7O24·4H2O、Cu(CH3COO)2与1，3‑二(硫代乙酸‑S‑正丙基)咪唑溴盐按钼、铜、硫的物质的量之比为1:1：2.5，反应温度为160℃，反应时间为8h最优化反应条件下制得的硫化铜/硫化钼复合材料对萘的催化加氢转化率高达55.6%，本发明专利技术使用的1，3‑二(硫代乙酸‑S‑正丙基)咪唑溴盐功能化离子液体在反应过程中既可以作为硫源同时可以起到表面活性剂的作用，从而减少了原料的使用，降低了成本。

Preparation and Application of a Copper Sulfide/Molybdenum Sulfide Composite

The invention discloses a preparation method of copper sulfide/molybdenum sulfide composite material. The copper sulfide/molybdenum sulfide composite material is synthesized in one pot by hydrothermal method using (NH 4) 6Mo7O 24.4H 2, Cu (CH3COO) 2 and 1,3 (thioacetic acid S n-propyl) imidazolium bromide as raw materials. The preparation conditions of the composite material are evaluated by catalytic hydrogenation of naphthalene, and the preparation conditions of the composite material are optimized. The catalytic hydrogenation conversion of naphthalene by copper sulfide/molybdenum sulfide composites was 55.6% under the optimum reaction conditions of (NH4) 6Mo7O2 4.4H_2O, copper (CH3COO) 2 and 1,3 (thioacetic acid S n-propyl) imidazolium bromide with molybdenum, copper and sulfur ratio of 1:1:2.5, reaction temperature 160 C and reaction time 8 h. The 1,3 di (thioacetic acid S n-propyl) imidazolium bromide functionalized ionic liquid used in the invention can act as both sulfur source and surfactant in the reaction process, thereby reducing the use of raw materials and reducing the cost.

【技术实现步骤摘要】
一种硫化铜/硫化钼复合材料的制备方法和应用
本专利技术涉及二维二硫化钼的制备方法
，具体涉及一种硫化铜/硫化钼复合材料的制备方法和应用。
技术介绍
随着各种纳米材料的研究和发展，二硫化钼纳米材料的制备与应用也逐渐进入科学家的视野，1995年，以色列科学家R.Tenne等人首次合成了具有富勒烯结构的二硫化钼纳米颗粒与纳米管后，二硫化钼的纳米棒、纳米花、纳米线以及纳米片等逐渐成为科学界的研究热点；在二硫化钼纳米材料的研究初期，因二硫化钼纳米材料具备良好的摩擦性能，因此该材料被研制成各种优良润滑剂，广泛应用在工业领域中；然而，电子科技的发展以及能源危机的出现，带来了资源紧缺、成本高、环境污染等一系列问题，因此，一种成本低、污染小且效率高的、可用于能源储存和转换设备中的新型材料需要被研究开发，而具有层状结构的二硫化钼纳米材料以其良好的机械、电学、光学等性能成为了近年来的研究热点；随着学者对二硫化钼研究的不断深入，人们发现二硫化钼纳米片不仅具有类石墨烯的层状结构，具备与石墨烯类似的物理、光、电、催化等性能，而且因其具有直接的能带隙问，弥补了石墨烯因能带缺乏而导致的大程度漏电的不足，从而掀起了二硫化钼纳米片的研究热潮，它的实际应用与潜在价值也逐渐被人们重视。目前，二硫化钼的制备方法有以下几个：水热或溶剂热法、热分解法、化学气相沉积法、微波法、机械剥离法、模板法、电化学法等，以上制备方法目前已可以在一定程度上控制二硫化钼的形貌、尺寸，优化了二硫化钼的制备方法；尽管现在发现的方法有很多，但是还是存在许多问题，例如反应条件苛刻、装置复杂、生成的二硫化钼的纯度不高、经济成本高等一系列问题，因此，急需开发一种反应条件温和、操作简单、重复性高，成本低，激活大量惰性基面的合成方法来制备出具有优异催化活性的硫化铜/硫化钼复合材料具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种硫化铜/硫化钼复合材料的制备方法，该方法对设备条件要求较低，操作流程简单，产物质量高、形貌可控性好。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种硫化铜/硫化钼复合材料的制备方法，将(NH4)6Mo7O24·4H2O、Cu(CH3COO)2与1，3-二(硫代乙酸-S-正丙基)咪唑溴盐混合均匀，经水热反应，制得硫化铜/硫化钼复合材料。优选的，所述(NH4)6Mo7O24·4H2O、Cu(CH3COO)2与1，3-二(硫代乙酸-S-正丙基)咪唑溴盐中钼、铜、硫的物质的量之比为1:0.5~1.5:2~5。优选的，所述水热反应温度为140-180℃，反应时间为4~12h。优选的，所述水热反应在氮气保护条件下进行；可防止二硫化钼和硫化铜被氧化。优选的，经水热反应后所得产物以8000r/min离心5min分离。优选的，离心分离后所得粉末还包括用甲醇、去离子水反复洗涤过滤，得到黑色粉末。优选的，洗涤过滤后的黑色粉末还经过40℃干燥12h。本专利技术还提供所述的一种硫化铜/硫化钼复合材料的制备方法制得的硫化铜/硫化钼复合材料在催化萘加氢中的应用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术以(NH4)6Mo7O24·4H2O、Cu(CH3COO)2与1，3-二(硫代乙酸-S-正丙基)咪唑溴盐为原料，采用水热法一步合成硫化铜/硫化钼复合材料，该制备方法无需高温，反应条件温和，制备工艺简单化，重复性高。（2）1，3-二(硫代乙酸-S-正丙基)咪唑溴盐功能化离子液体具有巯基官能团，以此离子液体为硫源及形貌调控剂合成硫化钼，由于离子液体阴阳离子之间产生不同的静电排斥作用，能够让纳米粒子间产生不同的间距，纳米粒子能更容易地分散在溶液中，提高纳米粒子分散溶液的分散性能。（3）由于1，3-二(硫代乙酸-S-正丙基)咪唑溴盐功能化离子液体具有双巯基官能团，能减少稳定剂的使用，降低成本。（4）1，3-二(硫代乙酸-S-正丙基)咪唑溴盐功能化离子液体在反应过程中既可以作为硫源同时可以起到表面活性剂作用，因此在合成过程中无需再加入任何表面活性剂，从而避免了去除表面活性剂的后处理步骤，使得操作工艺简单，降低了成本。（5）以1，3-二(硫代乙酸-S-正丙基)咪唑溴盐功能化离子液体为表面活性剂，由于离子液体宽的电化学窗口、良好的导电性、高的离子迁移速率、近乎完美的化学和热稳定性能，可以提高复合材料的电子迁移速率及催化萘加氢性能，还可以减少对环境的污染。附图说明图1为实施例1制得的硫化铜/硫化钼复合材料的扫描电子显微镜图。图2为实施例1制得的硫化铜/硫化钼复合材料的X射线衍射表征图。图3为实施例1制得的硫化铜/硫化钼复合材料的XPS表征图。图4为实施例2不同反应温度条件下制得的硫化铜/硫化钼复合材料的扫描电子显微镜图。图5为实施例4制得的硫化铜/硫化钼复合材料的扫描电子显微镜图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术；除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。本专利技术实施例中，1,3-二(3-溴丙基)咪唑溴盐的制备方法为：称取0.705g氢化钠少量多次加入含1.0g咪唑的30mL乙腈溶液中，冰浴反应三小时后形成白色咪唑钠的乙腈悬浊液；将其滴加至含11.876g1，3-二溴丙烷的乙腈溶液中，升高温度至55℃，搅拌过夜，反应完毕后旋转蒸发除去乙腈，固体加入甲苯洗涤，旋干即得到1,3-二(3-溴丙基)咪唑溴盐。萘是双环结构的芳烃化合物，其加氢的难易程度适中，因此选取萘作为本专利技术加氢性能测试实验的模型化合物，以下具体实施方式中，以正庚烷溶液为反应溶剂，称取2.8g的固体萘，溶解于28g（40mL）正庚烷溶液中，得到萘的质量百分含量控制为10%的加氢反应原料液，将加氢反应原料液加入到美国PARR公司生产的4576A型高温高压反应釜中，然后将本专利技术制备好的碳掺杂的硫化钼/氧化石墨烯复合材料催化剂加入反应釜中，往高温高压反应釜中通入氮气，用气泡水检查高压反应釜的气密性，待气密性检查合格后，通入氢气，设置反应压力为5MPa，开启搅拌器，设置搅拌速率为300r/min，并加热至一定的温度（T=473K），反应时间为4h，开冷却水以防搅拌器温度过高而损坏，反应结束后待冷却降温，将产物取出后，用离心机将产品和催化剂离心分开，设置转速为8000r/min，液体密封后检测萘转化率。实施例1氮气保护下，将钼、铜、硫的物质的量之比为1:A:2.5的(NH4)6Mo7O24·4H2O、Cu(CH3COO)2与1，3-二(硫代乙酸-S-正丙基)咪唑溴盐及50ml水依次加入到容积为100mL反应釜中，所述(NH4)6Mo7O24·4H2O的质量浓度为5mg/mL，将混合溶液搅拌30分钟，然后再把反应釜置于烘箱中，在160℃下反应8小时，然后待反应釜自然冷却到室温，取出混合物，以8000r/min离心5min分离，将离心分离后得到的粉末依次用甲醇、和蒸馏水洗涤3次，过滤，然后置于真空度为-1Mpa的真空干燥箱中在40℃下真空干燥12小时，即可得到具有优异电解水制氢催化活性的硫化铜/硫化钼复合材料。不同钼、铜物质的量之比制备出的硫化铜/硫本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硫化铜/硫化钼复合材料的制备方法，其特征在于，将(NH4)6Mo7O24·4H2O、Cu(CH3COO)2与1，3‑二(硫代乙酸‑S‑正丙基)咪唑溴盐混合均匀，经水热反应，制得硫化铜/硫化钼复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种硫化铜/硫化钼复合材料的制备方法，其特征在于，将(NH4)6Mo7O24·4H2O、Cu(CH3COO)2与1，3-二(硫代乙酸-S-正丙基)咪唑溴盐混合均匀，经水热反应，制得硫化铜/硫化钼复合材料。2.根据权利要求1所述的一种硫化铜/硫化钼复合材料的制备方法，其特征在于，所述(NH4)6Mo7O24·4H2O、Cu(CH3COO)2与1，3-二(硫代乙酸-S-正丙基)咪唑溴盐中钼、铜、硫的物质的量之比为1:0.5~1.5:2~5。3.根据权利要求1所述的一种硫化铜/硫化钼复合材料的制备方法，其特征在于，所述水热反应温度为140-180℃，反应时间为4~12h。4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐红娇，马浩鹏，
申请(专利权)人：东莞理工学院，
类型：发明
国别省市：广东,44