一种硫化钼亚纳米线的制备方法及其应用技术

硫化钼是一种先进的催化析氢材料，但其活性位点只存于边缘，而且难以最大化其活性位点的本征活性。据此，多种提高催化性能的方法已经被提出。纳米团簇是创造新型先进功能材料的理想基元，是关联宏观性质和物质微观结构的理想模型，对深刻认识和理解物质转化的规律具有重大意义。研究发现，[Mo3S

【技术实现步骤摘要】
一种硫化钼亚纳米线的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及半导体纳米材料
,更加具体地说，涉及硫化钼亚纳米线的一种普适性制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]近年来，非晶材料已逐步发展成为一类新型功能材料，并成为研究热点。与定义明确的长程有序晶体材料相比，非晶材料具有独特的无序原子结构，这赋予了它们特殊的物理和化学性质，如优异的弹性应变性能、内部结构的原子各向同性、热力学亚稳态和无特定的熔点等。
[0003]以非晶态硫化钼（硫化钼纳米线）为代表的非晶态材料已被深入研究和广泛应用，人们普遍认为，硫化钼纳米线的结构表现出无序或短程有序的原子排列，容易出现晶格畸变和不饱和键。无序的原子排列可能是其高活性和结构多样性的主要原因。与具有少量活性位点的结晶态MoS2相比，硫化钼纳米线的结构自然包含更多具有不饱和配位键的活性硫化物基团。为了获得特定的结构，研究人员已经开发了许多合成策略来制备硫化钼纳米线，包括电沉积、化学氧化、酸化和热分解等方法。然而，由于结构识别的困难，所获得的硫化钼纳米线的结构总是难以确定并一直存在争议。[Mo3S
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]2‑
这种结构明确的钼硫团簇为研究硫化钼纳米线的性质和反应机理提供了基本的原子结构模型。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于以过渡金属钼硫分子簇作为功能基元进行多级序构，设计新型结构特征，高活性位点密度，高电导率的亚纳米线状结构催化析氢材料。理解多级团簇及其衍生的超结构材料体系中主体与催化析氢环境的作用机制，揭示催化剂动态本质，理性构建相对合理的构效关系，开发催化活性中心原位动态再生调控策略，实现功能导向的多级团簇结构的精准构筑和宏量制备。
[0005]本专利技术的技术目的通过下述技术方案予以实现：硫化钼亚纳米片的制备方法，按照下述方法进行制备：步骤1，化学湿法合成晶体(NH4)2(Mo3S
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)
·
nH2O (n=0
‑
2)；将(NH4)2Mo7O
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·
4H2O加入水中充分溶解形成透明溶液，随后加入多硫化铵[(NH4)2S
x
]，油浴加热后保持五天，通过过滤得到红色(NH4)2Mo7O
24
·
4H2O晶体，依次使用水、乙醇、二硫化碳、乙醚洗涤，最后在热甲苯中加热除去过量的硫，离心得到最终产物。
[0006]步骤2，[Mo3S
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]2‑
离子团簇的制备；将步骤1合成的(NH4)2(Mo3S
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)
·
nH2O晶体置于一定量的甲醇中，经充分搅拌，得到一定浓度的[Mo3S
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]2‑
离子团簇的甲醇溶液。
[0007]步骤3，溶剂挥发诱导自组装法制备无定形硫化钼纳米线。
[0008]首先将上述方法得到的[Mo3S
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溶液置于烧瓶，取一定量的溶液置于玻璃皿中，采取加热诱导组装的方式，蒸发溶液中的甲醇，直至玻璃皿内黑色固体粉末析出，即视为
[Mo3S
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]2‑
团簇离子的自组装完成。
[0009]在所述步骤1中，(NH4)2Mo7O
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·
4H2O质量为4g，水的体积为20.0 mL。
[0010]在所述步骤1中，多硫化铵[(NH4)2S
x
]溶液浓度为25 wt%，体积为120 mL。
[0011]在所述步骤1中，油浴加热温度为90
°
C。
[0012]在所述步骤1中，用水、乙醇、二硫化碳、乙醚洗涤时，体积分别为300mL，25mL，20mL，20mL。
[0013]利用本专利技术的制备方法制备的(NH4)2(Mo3S
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)
·
nH2O表现为棒状形貌。长度约20
‑
100 um，直径非常均一，约为300
‑
500 nm。硫化钼亚纳米片表现为由纳米团簇自组装而成的亚纳米片结构形貌。制备的硫化钼亚纳米线作为催化产氢材料的应用(即在光催化领域的应用)，将硫化钼亚纳米线干燥后，称取4 mg样品与20 mg EY和15 mL TEOA混合，再加入100 mL去离子水搅拌至催化剂充分分散均匀，利用光催化分析系统分析梭形纳米管的产氢效率。
[0014]与现有技术相比，本专利技术为溶剂挥发诱导自组装法，有效地实现功能纳米材料的宏观形貌可预测、微观形貌可调、组成可控，过程简单，合成温度低、时间短，成本低，产物比表面积大，易量产，具有普适性，更加增强了它的催化性能、导电能力。
[0015]附图说明
[0016]图1是(NH4)2(Mo3S13)
·
nH2O晶体的扫描电子显微镜图像。其中a为放大900倍的SEM图像，b为放大5000倍的SEM图像。
[0017]图2中a是(NH4)2(Mo3S
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)
·
nH2O晶体的XRD图谱和(NH4)2(Mo3S
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)
·
nH2O晶体的参考光谱（JCPDS编号: 76
‑
2038），b是(NH4)2(Mo3S
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)
·
nH2O晶体的拉曼图谱。
[0018]图3中a是(NH4)2(Mo3S
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)
·
nH2O晶体在甲醇下溶解行为的HAADF图像，b和c分别为对应的Mo, S的EDX元素映射图像。
[0019]图4是单个[Mo3S
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团簇的表征图像，其中a为单个[Mo3S
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团簇的原子分辨HRTEM图像，b为单个[Mo3S
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团簇结构示意图。绿色表示Mo原子，黄色表示S原子。
[0020]图5是硫钼团簇自组装行为过程。其中a为实验开始初期样品SEM图像，b
‑
c为经装置加热自组装后样品SEM图像，d为自组装行为完成后的纳米线状样品。
[0021]图6是硫化钼纳米线/EY/TEOA体系与不同Mo
‑
S基催化剂的光催化析氢性能对比图。
具体实施方式
[0022]下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案。
[0023]实施例11. 原料：多硫化铵、无水乙醇、四水合钼酸铵、二硫化碳、三乙醇胺、乙醚、甲苯、甲醇、亚硫酸钠、曙红Y（水溶）；2. 首先，准确称取4.0 g (NH4)2Mo7O
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4H2O加到装有20.0 mL水的锥形瓶中，充分溶解后形成透明溶液；3. 然后，将25wt%的120.0 ml多硫化铵[(NH4)2S
x
]溶液加入上述的锥形瓶中，把锥
形瓶盖上玻璃片；4. 采用油浴加热的方式升温至90本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.硫化钼亚纳米线的制备方法，其特征在于，按照下述方法进行制备：步骤1，化学湿法合成晶体(NH4)2(Mo3S
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)
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nH2O (n=0
‑
2)；将(NH4)2Mo7O
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4H2O加入水中充分溶解形成透明溶液，随后加入多硫化铵[(NH4)2S
x
]，油浴加热后保持五天，通过过滤得到红色(NH4)2Mo7O
24
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4H2O晶体，依次使用水、乙醇、二硫化碳、乙醚洗涤，最后在热甲苯中加热除去过量的硫，离心得到最终产物；步骤2，[Mo3S
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]2‑
离子团簇的制备；将步骤1合成的(NH4)2(Mo3S
13
)
·
nH2O晶体置于一定量的甲醇中，经充分搅拌，得到一定浓度的[Mo3S
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]2‑
离子团簇的甲醇溶液；步骤3，溶剂挥发诱导自组装法制备无定形硫化钼纳米线；首先将上述方法得到的[Mo3S
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]2‑

【专利技术属性】
技术研发人员：李梦竹，王龙禄，常诚，殷葳楠，李静文，孙宁，潘俊安，
申请(专利权)人：南京昱浩渲新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：