CN103331175B - 一种采用片层MoS2制备MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的方法 - Google Patents

一种采用片层MoS2制备MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的方法 Download PDF

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Abstract

一种采用片层MoS2制备MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的方法，本发明涉及复合材料的制备方法。本发明要解决现有单一ZnIn2S4光催化剂光催化活性较低的问题。方法：一、将片层MoS2与无水乙醇混合；二、加入到铟盐、硫源、锌盐、多元醇和无水乙醇的混合溶液中；三、反应，洗涤，干燥。本发明实现了MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的可控制备；制备的MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料具有很好的稳定性。本发明用于制备MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料。

Description

一种采用片层MoS2制备MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的方法
技术领域
本发明涉及复合材料的制备方法。 
背景技术
目前，能源危机和环境问题是人类可持续发展面临的极具挑战性的问题。太阳能作为一种可再生能源，对环境无任何污染，取之不尽，用之不竭，是人类可以利用的最丰富的洁净能源。光催化是半导体的独特性能之一，其中，TiO2因其催化活性高、稳定性好、价廉、无毒等优点而倍受关注，但是TiO2为宽带隙半导体(3.2eV)，仅能吸收太阳光中3～5％的紫外光部分，使得TiO2光催化剂对太阳能利用率较低。针对以上问题，近年来，由于金属硫化物具有显著的可见光响应，和光催化活性而备受关注。但传统的金属硫化物不利于光生电荷的传输和分离，从而导致电子和空穴对的复合，影响了材料的催化性能。目前，针对硫化物的上述缺点，目前，开展了研究很多解决上述缺点的，例如：将贵金属(Au、Pt、Pd)硫化物复合，达到提高光催化活性的目的。但由于贵金属价格较贵，因此开展更加廉价的物质预硫化物复合，并同样达到提高光催化活性和稳定性是目前研究的人点和难点，也是一项十分重要科学意义的工作。 
在本领域研究中，申请号为201210334087.7，名称为《一种分级花状ZnIn2S4三元化合物的制备方法》的发明中公开了一种单一的ZnIn2S4催化剂的制备方法；申请号为201310061357.6，名称为《一种产氢催化剂MoS2/ZnIn2S4及其制备方法》的发明中公开了一种以非贵金属MoS2作为助催化剂负载于ZnIn2S4上的复合催化剂。 
现阶段制备出的金属硫化复合材料由单一的ZnIn2S4作为光催化剂进行催化，并且该催化剂的催化活性较低，不稳定，不能满足应用的需要。 
发明内容
本发明要解决现有单一ZnIn2S4光催化剂光催化活性较低的问题，而提供一种采用片层MoS2制备MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的方法。 
一种采用片层MoS2制备MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的方法，具体是按照以下步骤进行的： 
一、将片层MoS2放入无水乙醇中进行超声处理，超声处理时间为0.5h～2h，得到混合物A； 
二、将步骤一得到的混合物A加入到铟盐、硫源、锌盐、多元醇和无水乙醇的混合 溶液中，再搅拌均匀，得到混合物B； 
三、将步骤二得到的混合物B放入衬底为聚四氟乙烯的反应釜中，加热至160℃～190℃，保持8h～25h，再自然冷却至室温，然后用无水乙醇洗涤，得到沉淀物，再将沉淀物干燥，得到MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料。 
本发明中片层MoS2为商业化产品，购买得到。 
片层MoS2具有较强的电子传输能力，在其表面负载光催化剂也有利于光生电荷的分离和传输，其具有很高的不饱和性，反应活性高，在催化剂方面引起了研究者广泛的关注。在MoS2层间可插入其他物质，由于客体物质的插入使MoS2的物理性能发生了巨大的改变，激发出许多特异的光、电、磁、催化等功能，达到提高光催化活性的目的。 
本发明的有益效果是：1、本发明实现了MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的可控制备；2、本发明制备的MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料具有很好的稳定性；3、本发明制备的MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料适合于用作光催化分解水产氢催化剂。 
本发明用于制备MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料。 
附图说明
图1为实施例一制备的MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的X射线衍射谱图； 
图2为实施例一制备的MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的扫描电镜图； 
图3为实施例二制备的MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的X射线衍射谱图； 
图4为实施例二制备的MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的扫描电镜图。 
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。 
具体实施方式一：本实施方式一种采用片层MoS2制备MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的方法，具体是按照以下步骤进行的： 
一、将片层MoS2放入无水乙醇中进行超声处理，超声处理时间为0.5h～2h，得到混合物A； 
二、将步骤一得到的混合物A加入到铟盐、硫源、锌盐、多元醇和无水乙醇的混合溶液中，再搅拌均匀，得到混合物B； 
三、将步骤二得到的混合物B放入衬底为聚四氟乙烯的反应釜中，加热至160℃～190℃，保持8h～25h，再自然冷却至室温，然后用无水乙醇洗涤，得到沉淀物，再将沉淀物干燥，得到MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料。 
本实施方式实现了MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的可控制备；制备的MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料具有很好的稳定性；制备的MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料适合于用作光催化分解水产氢催化剂。 
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中片层MoS2的质量与无水乙醇的体积比为10mg∶10mL～20mL。其它与具体实施方式一相同。 
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中铟盐为硝酸铟或醋酸铟，硫源为盐酸半胱氨酸，锌盐为醋酸锌或硝酸锌，多元醇为丙三醇。其它与具体实施方式一相同。 
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中锌盐、铟盐和硫源的物质的量之比为1:2:4.5～6。其它与具体实施方式一相同。 
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中锌盐的物质的量与多元醇的体积比为0.0012mol:(3～10)mL，多元醇与无水乙醇的体积比为1:2～4。其它与具体实施方式一相同。 
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中MoS2与步骤二中锌盐的物质的量之比为1:3～6。其它与具体实施方式一相同。 
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤三中加热至165～185℃，保持9h～24h。其它与具体实施方式一相同。 
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤三中加热至170℃～180℃，保持10h。其它与具体实施方式一至七之一相同。 
采用以下实施例验证本发明的有益效果： 
实施例一： 
本实施例一种MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的制备方法，具体是按照以下步骤进行的： 
一、将10mg片层MoS2放入10mL无水乙醇中进行超声处理，超声处理时间为1h，得到混合物A； 
二、将步骤一得到的混合物A加入到0.0551克醋酸锌、0.1911克硝酸铟、0.2638克盐酸半胱氨酸、5毫升丙三醇和20毫升无水乙醇的混合溶液中，再搅拌均匀，得到混合物B； 
三、将步骤二得到的混合物B放入衬底为聚四氟乙烯的反应釜中，加热至180℃，保持10h，再自然冷却至室温，然后用无水乙醇洗涤，得到沉淀物，再将沉淀物干燥，得到 MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料。 
本实施例中片层MoS2为商业化产品，购买得到。 
本实施例制备的MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料具有较高的稳定性，适合于用作光催化分解水产氢催化剂。 
本实施例制备的MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的X射线衍射谱图如图1所示，通过图可以知道用此方法制备出纯的样品含有MoS2和ZnIn2S4两种材料的衍射峰，说明了所得催化剂具有复合结构。 
本实施例制备的MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的扫描电镜图如图2所示，从图中可以看到MoS2表面具有片状结构，有利于增大比表面积和提高反应活性位，并且一维结构有利于电荷传输。 
实施例二： 
本实施例一种MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的制备方法，具体是按照以下步骤进行的： 
一、将10mg片层MoS2放入10mL无水乙醇中进行超声处理，超声处理时间为1h，得到混合物A； 
二、将步骤一得到的混合物A加入到0.0550克醋酸锌、0.0875克醋酸铟、0.3426克盐酸半胱氨酸、5毫升丙三醇和20毫升无水乙醇的混合溶液中，再搅拌均匀，得到混合物B； 
三、将步骤二得到的混合物B放入衬底为聚四氟乙烯的反应釜中，加热至160℃，保持20h，再自然冷却至室温，然后用无水乙醇洗涤，得到沉淀物，再将沉淀物干燥，得到MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料。 
本实施例中片层MoS2为商业化产品，购买得到。 
本实施例制备的MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的X射线衍射谱图如图3所示，通过图可以知道用此方法制备出MoS2和ZnIn2S4的混相。 
本实施例制备的MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的扫描电镜图如图4所示，从图中可以看到MoS2表面具有片状结构，MoS2和ZnIn2S4形成的较强相互作用有助于提高光催化分解水制氢效果。 
实施例三： 
本实施例一种MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的制备方法，具体是按照以下步骤进行的： 
一、将10mg片层MoS2放入10mL无水乙醇中进行超声处理，超声处理时间为1h，得到混合物A； 
二、将步骤一得到的混合物A加入到0.0550克醋酸锌、0.1910克硝酸铟、0.3236克盐酸半胱氨酸、5毫升丙三醇和20毫升无水乙醇的混合溶液中，再搅拌均匀，得到混合物B； 
三、将步骤二得到的混合物B放入衬底为聚四氟乙烯的反应釜中，加热至180℃，保持12h，再自然冷却至室温，然后用无水乙醇洗涤，得到沉淀物，再将沉淀物干燥，得到MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料。 
本实施例中片层MoS2为商业化产品，购买得到。 
实施例四： 
本实施例一种MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的制备方法，具体是按照以下步骤进行的： 
一、将10mg片层MoS2放入10mL无水乙醇中进行超声处理，超声处理时间为1h，得到混合物A； 
二、将步骤一得到的混合物A加入到0.0884克硝酸锌、0.2110克硝酸铟、0.3255克盐酸半胱氨酸、5毫升丙三醇和20毫升无水乙醇的混合溶液中，再搅拌均匀，得到混合物B； 
三、将步骤二得到的混合物B放入衬底为聚四氟乙烯的反应釜中，加热至180℃，保持15h，再自然冷却至室温，然后用无水乙醇洗涤，得到沉淀物，再将沉淀物干燥，得到MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料。 
本实施例中片层MoS2为商业化产品，购买得到。 
本发明实现了MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的可控制备；制备的MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料具有很好的稳定性；制备的MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料适合于用作光催化分解水产氢催化剂。 

Claims (7)

1.一种采用片层MoS2制备MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的方法，其特征在于具体是按照以下步骤进行的：
一、将片层MoS2放入无水乙醇中进行超声处理，超声处理时间为0.5h～2h，得到混合物A；
二、将步骤一得到的混合物A加入到铟盐、硫源、锌盐、多元醇和无水乙醇的混合溶液中，再搅拌均匀，得到混合物B；
三、将步骤二得到的混合物B放入衬底为聚四氟乙烯的反应釜中，加热至160℃～190℃，保持8h～25h，再自然冷却至室温，然后用无水乙醇洗涤，得到沉淀物，再将沉淀物干燥，得到MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料；
其中，步骤一中片层MoS2的质量与无水乙醇的体积比为10mg∶10mL～20mL。
2.根据权利要求1所述的一种采用片层MoS2制备MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的方法，其特征在于步骤二中铟盐为硝酸铟或醋酸铟，硫源为盐酸半胱氨酸，锌盐为醋酸锌或硝酸锌，多元醇为丙三醇。
3.根据权利要求1所述的一种采用片层MoS2制备MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的方法，其特征在于步骤二中锌盐、铟盐和硫源的物质的量之比为1:2:4.5～6。
4.根据权利要求1所述的一种采用片层MoS2制备MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的方法，其特征在于步骤二中锌盐的物质的量与多元醇的体积比为0.0012mol:(3～10)mL，多元醇与无水乙醇的体积比为1:2～4。
5.根据权利要求1所述的一种采用片层MoS2制备MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的方法，其特征在于步骤一中MoS2与步骤二中锌盐的物质的量之比为1:3～6。
6.根据权利要求1所述的一种采用片层MoS2制备MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的方法，其特征在于步骤三中加热至165～185℃，保持9h～24h。
7.根据权利要求6所述的一种采用片层MoS2制备MoS2/ZnIn2S4纳米片复合材料的方法，其特征在于步骤三中加热至170℃～180℃，保持10h。
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