復合材料的制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種硫化鉬的改性方法。
【背景技術】
[0002]我國輝鉬礦產資源豐富，輝鉬礦(MoS2)具有許多優(yōu)良的性質，比如潤滑、催化、能量存儲以及光電性質備受科學和產業(yè)界的青睞。特別是催化性能，與傳統(tǒng)催化劑相比，硫化鉬不僅具有很高的催化效率，同時它還能夠有效避免Pt等貴金屬在催化過程中經常出現的硫化氫中毒現象。但是，在硫化鉬的大部分應用過程中，如催化、能量存儲，因輝鉬礦不溶于水，會直接限制硫化鉬的應用。目前，解決這一問題主要依靠:1)鉬酸鹽與硫源的再合成；2)在有機溶劑參與下，表面活性劑對硫化鉬的表面改性。依靠鉬酸鹽與硫源對硫化鉬的再合成方法，雖然可以獲得催化活性較高的硫化鉬，但該方法得到的催化活性較高的硫化鉬仍然存在疏水性的問題；第二種表面改性處理方法因涉及大量有機溶劑，則會引起嚴重的環(huán)境污染問題，同時也難以批量生產。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是要解決現有硫化鉬的表面改性處理方法存在改性后的硫化鉬仍然存在疏水性的問題，或者表面改性處理方法因涉及大量有機溶劑，引起嚴重的環(huán)境污染問題，而提供一種0階/(:0/]\1032復合材料的制備方法。
[0004]一種CNT/Co/MoS2復合材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的:一、酸處理:將碳納米管放入酸中進行酸處理，得到酸化后碳納米管；二、制備CNT/Co:在超聲波輔助下將酸化后碳納米管均勻分散到蒸餾水中，得到碳納米管分散液，然后在超聲狀態(tài)下將硝酸鈷溶于碳納米管分散液中，得到含鈷碳納米管混合物，在超聲狀態(tài)下向含鈷碳納米管混合物中滴加硼氫化鈉水溶液，然后進行過濾，采用去離子水對固相過濾物進行沖洗，沖洗2?4次，得到清洗后固相過濾物，再對清洗后固相過濾物進行真空干燥，得到CNT/Co ;步驟二中所述的碳納米管分散液中酸化后碳納米管的質量分是為0.1%?1% ;步驟二中所述的含鈷碳納米管混合物中硝酸鈷的質量分數為0.3%?3% ;步驟二中所述的硼氫化鈉水溶液與蒸餾水的體積比為(0.8?1.2): 10，且所述的硼氫化鈉水溶液中硼氫化鈉的質量分數為2%?30%;三、負載MoS2:在超聲波輔助下將CNT/Co均勻分散到蒸餾水中，得到CNT/Co分散液，然后在超聲狀態(tài)下將硫化鉬粉體加入CNT/Co分散液，并持續(xù)超聲分散2h?5h，得到混合物，靜置分層，取下層液進行過濾，得到固相物，采用去離子水對固相物進行沖洗，沖洗至濾除液表面無金屬光澤為止，得到清洗后固相物，再對清洗后固相物進行真空干燥，得到CNT/Co/MoS2復合材料，步驟三中所述的CNT/Co分散液中CNT/Co的質量分數為0.1 %?1%，步驟三中所述的混合物中硫化鉬粉體的質量分數為0.2%?3%。
[0005]本發(fā)明優(yōu)點:一、本發(fā)明制備CNT/Co/MoS2復合材料的方法中直接使用市售硫化鉬粉體為制備原料，反應過程為常溫常壓制備過程，所需要的反應設備也簡單，成本低；二、本發(fā)明采用磁性合成方法，硫化鉬在碳納米管表面的包覆比較均勻；三、本發(fā)明制備CNT/Co/MoS2復合材料的方法適合于規(guī)模化合成；四、本發(fā)明制備的CNT/Co/MoS 2復合材料在催化劑、太陽能電池、鋰離子電池、傳感器等方面具有廣泛的應用。
【附圖說明】
[0006]圖1是試驗一步驟二得到的CNT/Co等溫磁滯回線圖；
[0007]圖2是試驗一得到的CNT/Co/MoS2復合材料等溫磁滯回線圖；
[0008]圖3是CNT/Co工作電極的循環(huán)伏安譜圖；
[0009]圖4是0見7(:0/^052工作電極的循環(huán)伏安譜圖；
[0010]圖5是試驗一步驟二得到的CNT/Co拉曼光譜圖；
[0011]圖6是試驗一得到的CNT/Co/MoS2復合材料拉曼光譜圖；
[0012]圖7是CNT/Co/MoS2工作電極對H2S堿性溶液的I_t響應曲線圖；
[0013]圖8是試驗二步驟二得到的CNT/Co掃描電鏡圖；
[0014]圖9是本試驗制備的CNT/Co/MoS2復合材料掃描電鏡圖；
[0015]圖10是試驗二步驟二得到的CNT/Co投射電鏡圖；
[0016]圖11是本試驗制備的0見7&)/^032復合材料投射電鏡圖。
【具體實施方式】
[0017]【具體實施方式】一:本實施方式是一種CNT/Co/MoS2復合材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的:一、酸處理:將碳納米管放入酸中進行酸處理，得到酸化后碳納米管；二、制備CNT/Co:在超聲波輔助下將酸化后碳納米管均勻分散到蒸餾水中，得到碳納米管分散液，然后在超聲狀態(tài)下將硝酸鈷溶于碳納米管分散液中，得到含鈷碳納米管混合物，在超聲狀態(tài)下向含鈷碳納米管混合物中滴加硼氫化鈉水溶液，然后進行過濾，采用去離子水對固相過濾物進行沖洗，沖洗2?4次，得到清洗后固相過濾物，再對清洗后固相過濾物進行真空干燥，得到CNT/Co ;步驟二中所述的碳納米管分散液中酸化后碳納米管的質量分是為0.1%?1% ;步驟二中所述的含鈷碳納米管混合物中硝酸鈷的質量分數為0.3%?3% ;步驟二中所述的硼氫化鈉水溶液與蒸餾水的體積比為(0.8?1.2): 10，且所述的硼氫化鈉水溶液中硼氫化鈉的質量分數為2%?30% ;三、負載MoS2:在超聲波輔助下將CNT/Co均勻分散到蒸餾水中，得到CNT/Co分散液，然后在超聲狀態(tài)下將硫化鉬粉體加入CNT/Co分散液，并持續(xù)超聲分散2h?5h，得到混合物，靜置分層，取下層液進行過濾，得到固相物，采用去離子水對固相物進行沖洗，沖洗至濾除液表面無金屬光澤為止，得到清洗后固相物，再對清洗后固相物進行真空干燥，得到0見70)/^052復合材料，步驟三中所述的CNT/Co分散液中CNT/Co的質量分數為0.1%?I %，步驟三中所述的混合物中硫化鉬粉體的質量分數為0.2%?
[0018]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一的不同點是:步驟一中所述的酸為濃硝酸-濃硫酸混酸，所述的濃硝酸與濃硫酸按體積比1: 3，所述濃硝酸的質量分數為60 %?68 %，所述濃硫酸的質量分數為68 %?75 %。其他與【具體實施方式】一相同。
[0019]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二之一不同點是:步驟一中所述的酸處理具體操作如下:將碳納米管放入濃硝酸-濃硫酸混酸中，在溫度為50°C下超聲處理6h，即完成酸處理，所述的碳納米管的質量與濃硝酸-濃硫酸混酸的體積比為lg:40mL。其他與【具體實施方式】一或二相同。
[0020]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同點是:步驟二中所述的真空干燥具體操作如下:在溫度為70°C下真空干燥6h。其他與【具體實施方式】一至三相同。
[0021]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一不同點是:步驟二中所述的碳納米管分散液中酸化后碳納米管的質量分是為0.1 %?0.5%。其他與【具體實施方式】一至四相同。
[0022]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同點是:步驟二中所述的含鈷碳納米管混合物中硝酸鈷的質量分數為0.6%?1.5%。其他與【具體實施方式】一至五相同。
[0023]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同點是:步驟二中所述的硼氫化鈉水溶液與蒸餾水的體積比為1:10，且所述的硼氫化鈉水溶液中硼氫化鈉的質量分數為2%?10%。其他與【具體實施方式】一至六相同。
[0024]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一不同點是:步驟三中所述的真空干燥具體操作如下:在溫度為70°C下真空干燥6h。其他與【具體實施方式】一至七相同。
[0025]【具體實施方式】九:本實施方式與【具體實施方式】一至八之一不同點是:步驟三中所述的CNT/Co分散液中CNT/Co的質量分數為0.1 %?0.5%。其他與【具體實施方式】一至八相同。
[0026]【具體實施方式】十:本實施方式與【具體實施方式】一至九之一不同點是:步驟三中所述的混合物中硫化鉬粉體的質量分數為0.2%?1%。其他與【具體實施方式】一至九相同。
[0027]采用下述試驗驗證本發(fā)明效果
[0028]試驗一:一種CNT/Co/MoS2復合材料的制備方法，具體是按以下步驟完成的:一、酸處理:將碳納米管放入酸中進行酸處理，得到酸化后碳納米管；二、制備CNT/Co:在超聲波輔助下將酸化后碳納米管均勻分散到蒸餾水中，得到碳納米管分散液，然后在超聲狀態(tài)下將600mg硝酸鈷溶于10mL碳納米管分散液中，得到含鈷碳納米管混合物，在超聲狀態(tài)下向含鈷碳納米管混合物中滴加1mL質量分數為5%的硼氫化鈉溶液，然后進行過濾，采用去離子水對固相過濾物進行沖洗，沖洗3次，得到清洗后固相過濾物，再對清洗后固相過濾物進行真空干燥，得到CNT/Co ;步驟二中所述的碳納米管分散液中酸化后碳納米管的質量分是為0.1% ;三、負載MoS2:在超聲波輔助下將CNT/Co均勻分散到蒸餾水中，得到CNT/Co分散液，然后在超聲狀態(tài)下將硫化鉬粉體加入CNT/Co分散液，并持續(xù)超聲分散2h，得到混合物，靜置分層，取下層液進行過濾，得到固相物，采用去離子水對固相物進行沖洗，沖洗至濾除液表面無金屬光澤為止，得到清洗后固相物，再對清洗后固相物進行真空干燥，得到CNT/Co/MoS2復合材料，步驟三中所述的CNT/Co分散液中CNT/Co的質量分數為0.1 %，步驟三中所述的混合物中硫化鉬粉體的質量分數為0.2%。
[0029]本試驗步驟一中所述的酸為濃硝酸-濃硫酸混酸，所述的濃硝酸與濃硫酸按體積比1: 3，所述濃硝酸的質量分數為65%，所述濃硫酸的質量分數為70%。
[0030]本試驗步驟一中所述的酸處理具體操作如下:將碳納米管放入濃硝酸-濃硫酸混酸中，在溫度為50°C下超聲處理6h，即完成酸處理，所述的碳納米管的質量與濃硝酸-濃硫酸混酸的體積比為lg:40mL。
[0031]本試驗步驟二中所述的真空干燥具體操作如下:在溫度為70°C下真空干燥6h。
[0032]本試驗步驟三中所述的真空干燥具體操作如下:在溫度為70°C下真空干燥6h。
[0033]對本試驗步驟二得到的CNT/Co和本試驗得到的CNT/Co/MoS2復合材料進行磁性測試，測試結果如圖1和圖2所示，圖1是試驗一步驟二得到的CNT/Co等溫磁滯回線圖；圖2是試驗一得到的CNT/Co/MoS2復合材料等溫磁滯回線圖；通過圖1和圖2可以看出，本試驗步驟二得到的CNT/Co和本試驗得到的CNT/Co/MoS2復合材料均為鐵磁性物質，且具有磁飽和現象。當在CNT/Co外層負載此&時，材料的磁性增強，磁矩增大，說明本試驗得到的CNT/Co/MoS2復合材料中MoS