一种二氧化硅改性二硫化钼碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种二氧化硅改性二硫化钼碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用，该二氧化硅改性二硫化钼碳纳米管复合薄膜由二氧化硅改性二硫化钼粉末与碳纳米管复合成膜；所述二氧化硅改性二硫化钼粉末的结构为二硫化钼附着于二氧化硅表面

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化硅改性二硫化钼碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及纳米复合材料
，具体涉及一种二氧化硅改性二硫化钼碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]二硫化钼
(MoS2)
是地球上含量丰富的一种无机化合物，具有稳定的半导体
1H
相和亚稳定的金属
2T
相，由于其高
S(≈10mVK
‑1)
，被认为是有前途的
TE
应用的候选者
。
然而，由于
MoS2的低电导率限制了其在热电材料方面的应用
。
单壁碳纳米管
(SWCNT)
因其高纵横比
、
高柔韧性
、
低密度
、
优异的力学性能而受到广泛关注，由于其
sp2杂化结构使其具有优异的导电性，因此可作为潜在的导电填料
。
因此，可选择将
MoS2与
SWCNT
复合来提高热电性能，但制备的
MoS2往往存在团聚的现象，如何改善
MoS2的分散性
、
抑制
MoS2的团聚现象是目前研究的重难点问题
。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种二氧化硅改性二硫化钼碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用
。
本专利技术通过
SiO2对
MoS2进行改性，将二氧化硅改性后的二硫化钼再与碳纳米管进行复合，从而解决
MoS2团聚的问题
。
[0004]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种二氧化硅改性二硫化钼碳纳米管复合薄膜，所述薄膜由二氧化硅改性二硫化钼粉末与碳纳米管复合成膜；
[0005]所述二氧化硅改性二硫化钼粉末的结构为二硫化钼附着于二氧化硅表面
。
[0006]本专利技术的原理说明：二氧化硅颗粒具有独特的性能，如高比表面积
、
显著的增韧
、
强化和大孔隙体积，因此通过用
SiO2改性
MoS2，改性后的
MoS2与纯
MoS2相比层数变少，
MoS2的分散性得以改善，从而提高了复合薄膜的塞贝克系数
。
此外，
SiO2可能通过形成一个隔离的碳纳米管网络来增加复合材料的导电性
。
[0007]本专利技术的有益效果是：与
MoS2/
碳纳米管复合薄膜相比，二氧化硅改性二硫化钼与碳纳米管复合进一步提升了塞贝克系数；与纯
MoS2相比，改性后的
MoS2层数变少，
MoS2分散性更好；二氧化硅改性二硫化钼
/
碳纳米管复合薄膜柔性好，功率因子高，该复合薄膜在柔性可穿戴热电设备领域具有良好的应用前景
。
[0008]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进
。
[0009]进一步，所述二氧化硅改性二硫化钼粉末和碳纳米管的质量比为
1:(1
～
100)
；
[0010]所述碳纳米管的直径为1～
3nm
，长度为5～
15
μ
m
；
[0011]所述碳纳米管为单壁碳纳米管
、
多壁碳纳米管
、
双壁碳纳米管中的一种或几种；
[0012]所述复合薄膜的厚度为8～
14
μ
m。
[0013]采用上述进一步方案的有益效果是：通过控制二氧化硅改性二硫化钼粉末和碳纳米管的比例
、
碳纳米管的大小
、
薄膜厚度，可进一步提升薄膜的性能
。
[0014]本专利技术为实现上述目的之二提供一种二氧化硅改性二硫化钼碳纳米管复合薄膜的制备方法
。
[0015]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种二氧化硅改性二硫化钼碳纳米管复合薄膜的制备方法，所述方法包括：
[0016]将巯基化二氧化硅纳米球与硫源
、
钼源混合进行水热反应，后冷却
、
过滤
、
洗涤
、
干燥，得二氧化硅改性二硫化钼粉末；
[0017]将所述二氧化硅改性二硫化钼粉末与碳纳米管混合于有机溶剂中，后过滤，得二氧化硅改性二硫化钼碳纳米管复合薄膜
。
[0018]采用上述方案的有益效果是：本专利技术先通过含有巯基的二氧化硅纳米球，以
SiO2‑
SH
作为一部分硫源，再选择合适的硫源和钼源来调控
Si:S
的比值，制备二氧化硅改性二硫化钼粉末，然后将二氧化硅改性二硫化钼粉末均匀分散于单壁碳纳米管中，根据能量过滤效应导致载流子浓度降低，从而提高塞贝克系数，形成功率因子较高的复合薄膜，充分发挥了复合材料的优势
。
[0019]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进
。
[0020]进一步，所述钼源为五氯化钼或钼酸铵；
[0021]所述硫源为硫脲
、
硫化钠
、
四硫代钼酸铵
、L
‑
半胱氨酸或巯基化二氧化硅纳米球中的一种或多种
。
[0022]采用上述进一步方案的有益效果是：通过采用不同的硫源和钼源，可以合成不同厚度
、
不同形貌及不同结构的
MoS2。
[0023]进一步，所述水热反应中
Si
的摩尔量是
S
的摩尔量的
1/20
～
10
；和
/
或
[0024]所述二氧化硅改性二硫化钼粉末和碳纳米管的质量比为
1:(1
～
100)。
[0025]采用上述进一步方案的有益效果是：通过控制
Si
与
S
的比控制形成的二氧化硅改性二硫化钼粉末中二氧化硅与二硫化钼的数量关系，从而控制二氧化硅改性二硫化钼粉末的结构，进行提高二硫化钼的分散性
。
通过控制二氧化硅改性二硫化钼粉末和碳纳米管的质量比控制复合薄膜的结构，进而提高复合薄膜的塞贝克系数
。
[0026]进一步，所述水热反应的工艺参数包括：反应温度为
160
～
200℃
，反应时间为
14
～
24h
；
[0027]所述二氧化硅改性二硫化钼粉末与碳纳米管的混合方式包括剪切
、
超声分散和搅拌；
[0028]所述超声分散时间为
20
～
40min
，功率为
100
～
200W
；
[0029]所述搅拌时间为...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种二氧化硅改性二硫化钼碳纳米管复合薄膜，其特征在于，所述复合薄膜由二氧化硅改性二硫化钼粉末与碳纳米管复合成膜；所述二氧化硅改性二硫化钼粉末的结构为二硫化钼附着于二氧化硅表面
。2.
根据权利要求1所述的二氧化硅改性二硫化钼碳纳米管复合薄膜，其特征在于，所述二氧化硅改性二硫化钼粉末和碳纳米管的质量比为
1:(1
～
100)
；所述碳纳米管的直径为1～
3nm
，长度为5～
15
μ
m
；所述碳纳米管为单壁碳纳米管
、
多壁碳纳米管
、
双壁碳纳米管中的一种或几种；所述复合薄膜的厚度为8～
14
μ
m。3.
根据权利要求1～2任意一项所述的二氧化硅改性二硫化钼碳纳米管复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括：将巯基化二氧化硅纳米球与硫源
、
钼源混合进行水热反应，后冷却
、
过滤
、
洗涤
、
干燥，得二氧化硅改性二硫化钼粉末；将所述二氧化硅改性二硫化钼粉末与碳纳米管混合于有机溶剂中，后过滤，得二氧化硅改性二硫化钼碳纳米管复合薄膜
。4.
根据权利要求3所述二氧化硅改性二硫化钼碳纳米管复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述钼源为五氯化钼或钼酸铵；所述硫源为硫脲
、
硫化钠
、
四硫代钼酸铵
、L
‑
半胱氨酸或巯基化二氧化硅纳米球中的任意一种或至少两种组合
。5.
根据权利要求3所述二氧化硅改性二硫化钼碳纳米管复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述水热反应中
Si
的摩尔量是
S
的摩尔量的
120
～
10
；和
/
或所述二氧化硅改性二硫化钼粉末和碳纳米管的质量比为
1:(1
～
100)。6.
根据权利要求3所述二氧化硅改性二硫化钼碳纳米管复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述水热反应的工艺参数包括：反应温度为
160
～
200℃
，反应时间为
14
～
24h
；所述二氧化硅改性二硫化钼粉末与碳纳米管的混合方式包括剪切
、
超声分散和搅拌；所述超声分散时间为
20
～
40min
，功率为
100
～
200W
；所述搅拌时间为
2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云飞，蒋朵，郭庆中，杜飞鹏，李亮，鄢国平，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：