一种剥离天然辉钼矿制备二维二硫化钼纳米材料的方法技术

本发明专利技术提供了一种剥离天然辉钼矿制备二维二硫化钼纳米材料的方法，属于二维材料技术领域，本发明专利技术以异丙醇为剥离溶剂，对辉钼矿粉进行水浴超声剥离‑离心，得到上清液和固体，以异丙醇为剥离溶剂，对所述固体重复进行所述水浴超声剥离‑离心的步骤至少一次；合并上清液，得到二维二硫化钼纳米片分散液；除去所述二维二硫化钼纳米片分散液中的异丙醇，得到二维二硫化钼纳米材料；所述水浴超声剥离的温度为25～50℃，时间为18～30h；超声功率为200～350w。本发明专利技术以异丙醇为剥离溶剂，通过对水浴超声剥离的温度、时间以及浴超声剥离的超声功率进行优化，并重复进行上述水浴超声剥离‑离心的步骤，提高了二维二硫化钼纳米材料的产率。

A method for preparing two-dimensional molybdenum disulfide nanomaterials by stripping natural molybdenite

The invention provides a method for preparing two-dimensional molybdenum disulfide nanomaterials by stripping natural molybdenite, belonging to the technical field of two-dimensional materials. The method takes isopropanol as stripping solvent, carries out water-bath ultrasonic stripping and centrifugation of molybdenite powder, obtains supernatant and solid, takes isopropanol as stripping solvent, and repeats the steps of water-bath ultrasonic stripping and centrifugation for the solid at least. One time, two-dimensional molybdenum disulfide nanosheet dispersions were obtained by combining supernatants; two-dimensional molybdenum disulfide nanosheet dispersions were obtained by removing isopropanol from the two-dimensional molybdenum disulfide nanosheet dispersions; the temperature of ultrasonic stripping in water bath was 25-50 degrees C, the time was 18-30 hours; and the ultrasonic power was 200-350 W. The method takes isopropanol as the stripping solvent, optimizes the temperature, time and power of ultrasonic stripping in water bath, and repeats the steps of ultrasonic stripping and centrifugation in water bath, thus improving the yield of two-dimensional molybdenum disulfide nanomaterials.

【技术实现步骤摘要】
一种剥离天然辉钼矿制备二维二硫化钼纳米材料的方法
本专利技术涉及二维材料
，特别涉及一种剥离天然辉钼矿制备二维二硫化钼纳米材料的方法。
技术介绍
近年来，以石墨烯为基础的二维材料由于其不同于体相材料的高比表面积及特殊性能备受关注，但由于没有带隙制约着它的应用，人们便把突破口转移到其他存在带隙的类石墨烯二维材料上，如过渡金属二硫族化合物(TransitionMetalDichalcogenides，TMDs)，二硫化钼(MoS2)是TMDs中最具代表性的，由于其二维结构带来的独特光电、物理化学、生物及机械性能，及其在自然界中的广泛存在，成为石墨烯后最受关注的二维材料之一。大批量获取高质量单层或极少层的MoS2是应用的前提。目前已经发展了多种制备单层或少层MoS2纳米片的方法以适应不同的应用需求。相比而言，液相剥离方法具有工艺简单，产量较高的优点，因此拥有更广阔的生产能力和工业适用性，从而得到了广泛的研究。不同的有机溶剂如N-甲基吡咯烷酮(NMP)，环己基吡咯烷酮及表面活性剂如poly(ethyleneglycol)-block-poly(propyleneglycol)-block-poly-(ethyleneglycol)(P123)和polyvinylpyrrolidone(PVP)可作为剥离溶剂。但这些溶剂大多具有沸点高，MoS2纳米片不易提取，溶剂的残留影响后续应用。而且液相剥离过程是在超声发射头的作用下完成的，每个发射头的能量只集中作用于最多几十毫升的溶液，不适合样品批处理，能耗较大。另外，大多数的研究报道液相剥离制备二维MoS2都是以商品MoS2粉末或MoS2晶体为原料进行剥离。目前已有研究证明天然辉钼矿可以作为二维MoS2的剥离源，这对于降低液相剥离制备二维MoS2的成本提供了思路，但是目前报道的辉钼矿的剥离方法仍然局限于NMP的超声发射头剥离。剥离溶剂NMP的高沸点不易去除限制了其后续应用，另外超声发射头方法不利于批量制备。《液相剥离天然辉钼矿制备纳米二硫化钼及其光电催化性能研究》(内蒙古大学硕士学位论文，江涛)尝试用可挥发性溶剂异丙醇在温和的水浴超声条件下实现了辉钼矿的剥离，使用了易挥发的溶剂，且水浴超声可实现大批量生产，但是其剥离得到的二维MoS2产量较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种剥离天然辉钼矿制备二维二硫化钼纳米材料的方法，本专利技术提供的方法剥离得到的二维二硫化钼纳米材料的产量高。本专利技术提供了一种剥离天然辉钼矿制备二维二硫化钼纳米材料的方法，包括以下步骤：以异丙醇为剥离溶剂，对辉钼矿粉进行水浴超声剥离-离心，得到上清液和固体，以异丙醇为剥离溶剂，对所述固体重复进行所述水浴超声剥离-离心的步骤至少一次；合并上清液，得到二维二硫化钼纳米片分散液；除去所述二维二硫化钼纳米片分散液中的异丙醇，得到二维二硫化钼纳米材料；所述水浴超声剥离的温度为25～50℃，时间为18～30h；所述水浴超声剥离的超声功率为200～350w。优选地，所述辉钼矿粉中二硫化钼的质量百分含量为78～95％，二氧化硅的质量百分含量为5～15％。优选地，所述辉钼矿粉的粒径<45μm。优选地，所述水浴超声剥离的温度为30～40℃，时间为20～24h。优选地，所述水浴超声剥离的超声功率为250～300W。优选地，所述离心的转速为8000～10000rpm，时间为15～20min。优选地，对所述固体重复进行所述水浴超声剥离-离心的步骤2～5次。有益技术效果：本专利技术提供了一种剥离天然辉钼矿制备二维二硫化钼纳米材料的方法，包括以下步骤：以异丙醇为剥离溶剂，对辉钼矿粉进行水浴超声剥离-离心，得到上清液和固体，以异丙醇为剥离溶剂，对所述固体重复进行所述水浴超声剥离-离心的步骤至少一次；合并上清液，得到二维二硫化钼纳米片分散液；除去所述二维二硫化钼纳米片分散液中的异丙醇，得到二维二硫化钼纳米材料；所述水浴超声剥离的温度为25～50℃，时间为18～30h；所述水浴超声剥离的超声功率为200～350w。本专利技术以异丙醇为剥离溶剂，通过对水浴超声剥离的温度、时间以及水浴超声剥离的超声功率进行优化，并通过重复进行所述水浴超声剥离-离心的步骤，提高了二维二硫化钼纳米材料的产率。实施例实验数据表明，本专利技术提供的方法二维二硫化钼纳米材料的产率可达20.5％。附图说明：图1为本专利技术提供的剥离天然辉钼矿制备二维二硫化钼纳米材料的方法的流程示意图；图2为实施例1中得到的二维二硫化钼纳米片与辉钼矿粉的XRD谱图；图3为实施例1中得到的二维二硫化钼纳米片的TEM图；其中(a)为纳米片的尺寸大小图，(b)为晶格条纹及快速傅里叶变换图(FFT)；图4为实施例1中得到的二维二硫化钼纳米片的原子力显微镜示意图。其中左图和右图分别为不同视野中典型纳米片的剖面高度分析图；图5为实施例1中辉钼矿粉和得到的二维二硫化钼纳米片的拉曼光谱图。具体实施方式本专利技术提供了一种剥离天然辉钼矿制备二维二硫化钼纳米材料的方法，本专利技术提供的方法剥离得到的二维二硫化钼纳米材料的产量高。本专利技术提供了一种剥离天然辉钼矿制备二维二硫化钼纳米材料的方法，包括以下步骤：以异丙醇为剥离溶剂，对辉钼矿粉进行水浴超声剥离-离心，得到上清液和固体，以异丙醇为剥离溶剂，继续对所述固体重复进行所述水浴超声剥离-离心的步骤至少一次；合并上清液，得到二维二硫化钼纳米片分散液；除去所述二维二硫化钼纳米片分散液中的异丙醇，得到二维二硫化钼纳米材料；所述水浴超声剥离的温度为25～50℃，时间为18～30h；所述水浴超声剥离的超声功率为200～350w。在本专利技术中，所述辉钼矿粉优选由辉钼选矿依次经破碎、球磨和过筛得到。本专利技术对所述破碎和球磨的方法没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的方法即可，在本专利技术的一个实施例中优选使用XGB行星式球磨机依次进行粉碎和球磨，本专利技术对用XGB行星式球磨机的相关参数没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的参数即可。在本专利技术中，所述过筛的筛孔目数优选≥325目。在本专利技术中，所述辉钼矿粉中二硫化钼的质量百分含量优选为78～95％，更优选为85～90％；所述辉钼矿粉中二氧化硅的质量百分含量优选为5～15％，更优选为10～15％；所述辉钼矿粉的粒径优选为<45μm，更优选为20～30μm。在本专利技术中，所述水浴超声剥离的温度为25～50℃，优选为30～40℃；所述水浴超声剥离的时间为18～30h，优选为20～24h；所述水浴超声剥离的功率为200～350W，优选为250～300W。本专利技术利用天然辉钼矿中的杂质石英相在超声作用下与二硫化钼碰撞，发挥类似超微球磨的作用，实现表面张力与二硫化钼表面能不匹配的异丙醇对矿物的剥离。超声条件会影响剥离效率，如高温剥离会引起二硫化钼形态的改变，因此本专利技术通过控制水浴超声剥离的温度为25～50℃；增加剥离时间在一定程度上会提高产率，但长时间的超声反而会使产率降低，故将超声时间控制在18～30h；超声功率越大作用越强，但高的超声功率产生的有效气泡减少，故水浴超声剥离的功率设定为200～350W。在本专利技术中，所述离心的转速优选为8000～10000rpm，更优选为8500～9000rmp；所述离心的时间优选为15～20min，更优选为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种剥离天然辉钼矿制备二维二硫化钼纳米材料的方法，包括以下步骤：以异丙醇为剥离溶剂，对辉钼矿粉进行水浴超声剥离‑离心，得到上清液和固体，以异丙醇为剥离溶剂，对所述固体重复进行所述水浴超声剥离‑离心的步骤至少一次；合并上清液，得到二维二硫化钼纳米片分散液；除去所述二维二硫化钼纳米片分散液中的异丙醇，得到二维二硫化钼纳米材料；所述水浴超声剥离的温度为25～50℃，时间为18～30h；所述水浴超声剥离的超声功率为200～350W。

【技术特征摘要】
1.一种剥离天然辉钼矿制备二维二硫化钼纳米材料的方法，包括以下步骤：以异丙醇为剥离溶剂，对辉钼矿粉进行水浴超声剥离-离心，得到上清液和固体，以异丙醇为剥离溶剂，对所述固体重复进行所述水浴超声剥离-离心的步骤至少一次；合并上清液，得到二维二硫化钼纳米片分散液；除去所述二维二硫化钼纳米片分散液中的异丙醇，得到二维二硫化钼纳米材料；所述水浴超声剥离的温度为25～50℃，时间为18～30h；所述水浴超声剥离的超声功率为200～350W。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辉钼矿粉中二硫化钼的质量百分含量为78～95...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文岩，单煜杰，江涛，崔佳乐，
申请(专利权)人：内蒙古大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15