本發(fā)明涉及一種類石墨烯二硫化鉬的制備方法。

背景技術(shù)：

石墨烯具有優(yōu)異的光電性能，吸引了廣泛關(guān)注，但該材料為零帶隙材料，缺少能帶隙，限制了其在光電器件等方面的應(yīng)用。過渡金屬二元化合物(MX₂)不僅具有與石墨烯相似的層狀結(jié)構(gòu)，并且在潤滑、催化、光電器件等方面擁有獨(dú)特的性能，成為了國內(nèi)外研究熱點(diǎn)。二硫化鉬(MoS₂)作為一種典型的過渡金屬二元化合物，具有類石墨烯結(jié)構(gòu)，層內(nèi)Mo與S原子之間構(gòu)成共價(jià)鍵，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，單層MoS₂的厚度為0.65nm。而且類石墨烯MoS₂具有一定的帶隙能(1.2～1.9eV)，有光電器件應(yīng)用的可行性。另外MoS₂作為過渡金屬層狀化合物還具有優(yōu)異的催化、潤滑性能，因此成為備受矚目的新材料。

目前，MoS₂的制備方法主要有高溫硫化法、水熱法、溶液法和機(jī)械球磨法。高溫硫化法的研究相對(duì)成熟，其優(yōu)點(diǎn)在于能制備出結(jié)晶狀態(tài)好，晶格畸變小，并且可以在不同的工藝參數(shù)條件下制得不同形貌和結(jié)構(gòu)的納米MoS₂材料。但是由于此方法屬于氣固反應(yīng)，MoO₃很難進(jìn)行有效的分散，因此不適合制備對(duì)分散性要求較高的MoS₂催化劑。水熱法制備納米MoS₂，方法簡單易于實(shí)現(xiàn)，但是此方法制備的產(chǎn)物在較低溫度下多為無定型狀態(tài)并且團(tuán)聚嚴(yán)重，要經(jīng)過高溫退火來提高結(jié)晶度。溶液法利用化學(xué)反應(yīng)即可直接制備MoS₂，不需高溫高壓，制備成本也相對(duì)較低，但是此方法制備的MoS₂往往都是無定型態(tài)，團(tuán)聚嚴(yán)重，結(jié)晶度差，對(duì)其進(jìn)行處理后又會(huì)影響到原來的結(jié)構(gòu)和形貌。機(jī)械球磨法制備所得產(chǎn)物仍保持著MoS₂的天然晶格，方法簡單，但是需要高純MoS₂為原料，且設(shè)備昂貴、能耗成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是要提供一種共沉積制備類石墨烯花狀二硫化鉬材料的方法，采用含鉬和硫元素的原料通過熔鹽共沉積的方法恒電流電解一步制備，不僅工藝簡單，而且制備的材料成本低廉。

本發(fā)明的共沉積制備類石墨烯花狀二硫化鉬材料的方法，按以下步驟進(jìn)行：

一、按LiCl、KCl、KSCN、(NH₄)₂MoO₄的質(zhì)量比為(44～45)：(44～45)：4：3把LiCl、KCl、KSCN、(NH₄)₂MoO₄加入電解爐的電解槽中，加熱熔融，得到LiCl-KCl-KSCN-(NH₄)₂MoO₄電解質(zhì)體系；

二、以金屬鉬為工作電極，石墨為輔助電極，銀/氯化銀(1wt.％)為參比電極，在電解溫度為450～550℃、電流為3.0～6.0Acm^-2的條件下電解1～2小時(shí)，將電解槽內(nèi)的物質(zhì)降至常溫，將固相物過濾出來，洗滌、烘干，得到類石墨烯花狀二硫化鉬材料。

其中步驟一中的氯化鋰、氯化鉀在200～250℃的條件下干燥6～12小時(shí)進(jìn)行預(yù)處理。

本發(fā)明提供一種工藝簡單，生產(chǎn)成本低的類石墨烯花狀二硫化鉬材料制備方法。本發(fā)明的特點(diǎn)在于：(1)本發(fā)明采用熔鹽共沉積的方法恒電流電解，電解質(zhì)體系中的硫元素與鉬元素在金屬鉬電極的誘導(dǎo)下，生成類石墨烯花狀二硫化鉬材料。因此使生產(chǎn)流程大大縮短，工藝簡單；(2)本發(fā)明的電解溫度450～550℃，電流為3.0～6.0Acm^-2，對(duì)設(shè)備要求低，節(jié)省能源，降低生產(chǎn)成本。(3)得到的MoS₂呈現(xiàn)花瓣?duì)钚蚊?，結(jié)晶狀態(tài)好，晶格畸變小，分散性好，可用作催化劑、潤滑劑及制備光電器件。

附圖說明

圖1是試驗(yàn)1制備的類石墨烯花狀二硫化鉬材料的低倍率掃描電鏡照片；

圖2是試驗(yàn)1制備的類石墨烯花狀二硫化鉬材料EDS能譜圖；

圖3是試驗(yàn)1制備的類石墨烯花狀二硫化鉬材料的高倍率掃描電鏡照片；

圖4是試驗(yàn)1制備的類石墨烯花狀二硫化鉬材料的XRD譜圖。

圖5是試驗(yàn)2制備的類石墨烯花狀二硫化鉬材料的高倍率掃描電鏡照片。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式的共沉積制備類石墨烯花狀二硫化鉬材料的方法，按以下步驟進(jìn)行：

一、按LiCl、KCl、KSCN、(NH₄)₂MoO₄的質(zhì)量比為(44～45)：(44～45)：(4)：(3)把LiCl、KCl、KSCN、(NH₄)₂MoO₄加入電解爐的電解槽中，加熱熔融，得到LiCl-KCl-KSCN-(NH₄)₂MoO₄電解質(zhì)體系；

二、以金屬鉬為工作電極，石墨為輔助電極，銀/氯化銀(1wt.％)為參比電極，在電解溫度為450～550℃、電流為3.0～6.0Acm^-2的條件下電解1～2小時(shí)，將電解槽內(nèi)的物質(zhì)降至常溫，將固相物過濾出來，洗滌、烘干，得到類石墨烯花狀二硫化鉬材料。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：步驟一中的氯化鋰、氯化鉀是在200～250℃的條件下干燥6～12小時(shí)進(jìn)行預(yù)處理的。其它與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是：步驟一中的LiCl、KCl、KSCN、(NH₄)₂MoO₄的質(zhì)量比為44.5：44.5：4：3。其它與具體實(shí)施方式一或二相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是：步驟二中電解溫度為500℃、電解電流為4.0Acm^-2、電解時(shí)間為1.5小時(shí)。其它與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

用以下的試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果：

試驗(yàn)1：本試驗(yàn)的共沉積制備類石墨烯花狀二硫化鉬材料的方法，按以下步驟進(jìn)行：

一、把45克LiCl、45克KCl、4克KSCN、3克(NH₄)₂MoO₄加入電解爐的電解槽中，加熱至450℃，熔融，得到LiCl-KCl-KSCN-(NH₄)₂MoO₄電解質(zhì)體系。

二、以金屬鉬為工作電極，石墨為輔助電極，銀/氯化銀(1wt.％)為參比電極，在電解溫度為450℃、電流為5.94Acm^-2的條件下電解1小時(shí)，將電解槽內(nèi)的物質(zhì)降至常溫，將固相物過濾出來，用水洗滌，烘干溫度為80℃時(shí)間1小時(shí)，得到類石墨烯花狀二硫化鉬材料。

本試驗(yàn)制備的類石墨烯花狀二硫化鉬材料的低倍率掃描電鏡照片如圖1所示，從圖1可知，類石墨烯花狀二硫化鉬材料為分散性的顆粒，圖2是類石墨烯花狀二硫化鉬材料的EDS能譜圖，從圖2可以看出，該材料確實(shí)為二硫化鉬材料。圖3是高倍率掃描電鏡照片，從圖3可知，類石墨烯花狀二硫化鉬材料為分散性的顆粒，顆粒為花瓣?duì)睢?/p>

本試驗(yàn)制備的類石墨烯花狀二硫化鉬材料的XRD譜圖如圖4所示，從圖4可以看出，二硫化鉬的XRD衍射峰強(qiáng)度高，衍射峰尖銳并且半高寬小，表明了二硫化鉬的結(jié)晶好。進(jìn)一步通過傅里葉變換的方法，運(yùn)用計(jì)算機(jī)運(yùn)算，結(jié)果表明沒有晶格畸變。

試驗(yàn)2：本試驗(yàn)的共沉積制備類石墨烯花狀二硫化鉬材料的方法，按以下步驟進(jìn)行：

一、把45克LiCl、45克KCl、4克KSCN、3克(NH₄)₂MoO₄加入電解爐的電解槽中，加熱至450℃，熔融，得到LiCl-KCl-KSCN-(NH₄)₂MoO₄電解質(zhì)體系。

二、以金屬鉬為工作電極，石墨為輔助電極，銀/氯化銀(1wt.％)為參比電極，在電解溫度為450℃、電流為3.10Acm^-2的條件下電解1小時(shí)，將電解槽內(nèi)的物質(zhì)降至常溫，將固相物過濾出來，用水洗滌，烘干溫度為80℃時(shí)間1小時(shí)，得到類石墨烯花狀二硫化鉬材料。

本試驗(yàn)制備的類石墨烯花狀二硫化鉬材料的高倍率掃描電鏡照片如圖5所示，從圖5可知，類石墨烯花狀二硫化鉬材料為分散性的顆粒。