CN103466710A - 一种三维泡沫状MoS2的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维泡沫状MoS₂的制备方法，应用模板法在泡沫镍的骨架基础上通过水热法生长珊瑚状的MoS₂结构，通过腐蚀去除镍后得到一定机械强度的三维泡沫状MoS₂结构。该方法简单可靠，工艺重复性好，可操作性强。本发明将PMMA包覆技术应用到泡沫MoS₂的分离工艺上，PMMA为MoS₂提供了良好的保护环境，采用热处理的方法可以最大限度的降低PMMA残留物对材料的影响。本发明制备的三维泡沫状MoS₂具有非常大的比表面积和一定的机械强度，可以作为脱氢加硫、催化加氢等的催化剂。

Description

一种三维泡沫状MoS2的制备方法

技术领域

本发明涉及MoS₂制备方法，具体是一种三维泡沫状MoS₂的制备方法。

背景技术

MoS₂俗称“辉钼矿”，属于六方晶系，是一种抗磁性且具有半导体性质的化合物，具有像石墨一样的层状结构，层内是很强的共价键结合，层与层之间是通过较弱的范德华力相结合，其Mo-S棱面相当多，具有非常大的比表面积，是氢化反应和异构化反应催化剂。MoS₂的化学性质稳定，不溶于水，只溶于王水和煮沸的浓硫酸。MoS₂纳米材料经常作为优良的固体润滑剂应用在高/低温、重载、真空等油润滑失效或不佳的场合；并且MoS₂纳米材料在锂离子电池电极、储氢材料、主客体化合物、扫描隧道显微镜(STM)探针和工业加氢脱硫催化剂等方面也具有广泛应用。

目前有报道的不同方法制备得到的MoS₂形态有纳米棒、纳米管、纳米线、纳米球、纳米花和纳米片等，但是具有一定机械强度的三维泡沫状的MoS₂却未有报道。

发明内容

本发明提供了一种三维泡沫状MoS₂的制备方法，该方法简单可靠，工艺重复性好，可操作性强。

本发明采用以下技术方案：

一种三维泡沫状MoS₂的制备方法，采用水热模板法制备，包括如下步骤：

步骤1、以钼酸钠、硫脲和去离子水配制MoS₂的反应原料；

步骤2、将泡沫镍基板和步骤1所述MoS₂的反应原料放入水热反应釜中，在180～220℃下进行水热反应得到MoS₂-泡沫镍；

步骤3、将步骤2所述MoS₂-泡沫镍水洗、干燥后放入聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的苯甲醚溶液中浸泡1～2min取出，之后在120～130℃下烘干，得到包覆PMMA的MoS₂-泡沫镍；

步骤4、将步骤3所述包覆PMMA的MoS₂-泡沫镍放入40～50℃酸溶液中去除镍，之后水洗得到包覆PMMA的三维泡沫状MoS₂；

步骤5、将步骤4所述包覆PMMA的三维泡沫状MoS₂在真空管式炉中加热400～450℃，真空度为9～11Pa，保温2～2.5h后去除PMMA，得到三维泡沫状MoS₂。

步骤1中钼酸钠和硫脲物质的量之比为1:3.75～4.5。

步骤3中所述PMMA苯甲醚溶液质量分数为4%，PMMA分子量为950000；所述干燥条件为50～60℃下干燥。

步骤4中所述酸溶液为2.5mol/l-3.5mol/L盐酸水溶液、1.0mol/l-2.0mol/L硫酸水溶液或1.5mol/l-3.5mol/L硝酸水溶液。

本发明的机理分析：

在水热反应条件下发生了如下反应：

4Na₂MoO₄+15CS(NH₂)₂+6H₂O→4MoS₂+Na₂SO₄+6NaSCN+24NH₃(g)+9CO₂(g)

其中Na₂MoO₄作为钼源，CS(NH₂)₂作为硫源及还原剂，将Na₂MoO₄中的Mo⁶⁺还原为Mo⁴⁺。

本发明的有益效果：

1.本发明采用模板法将水热生成的珊瑚状MoS₂组装成三维结构，复制了三维泡沫镍的形貌，该方法简单可靠，工艺重复性好，可操作性强。

2.本发明将PMMA包覆技术应用到泡沫MoS₂的分离工艺上，PMMA为MoS₂提供了良好的保护环境，采用热处理的方法可以最大限度的降低PMMA残留物对材料的影响。

3、本发明制备的三维泡沫状MoS₂具有非常大的比表面积和一定的机械强度，可以作为脱氢加硫、催化加氢等的催化剂。

附图说明

图1是制备得到的三维泡沫状MoS₂材料显微图像（低倍率）；

图2是制备得到的三维泡沫状MoS₂材料壁上的显微图像（中倍率）；

图3是制备得到的三维泡沫状MoS₂材料一个单元的显微图像（高倍率）。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做更进一步的解释。下列实施例仅用于说明本发明，但并不用来限定发明的实施范围。

一种三维泡沫状MoS₂的制备方法，采用水热模板法制备，包括如下步骤：

步骤1、按物质的量比为1:3.75～4.5取钼酸钠、硫脲和去离子水30ml配制MoS₂的反应原料；

步骤2、将泡沫镍基板和步骤1所述MoS₂的反应原料放入水热反应釜中，在180～220℃下进行水热反应23～25h，得到MoS₂-泡沫镍；

步骤3、将步骤2所述MoS₂-泡沫镍水洗多次，50～60℃下干燥后放入PMMA的苯甲醚溶液中浸泡1～2min取出，之后在120～130℃下烘干，得到包覆PMMA的MoS₂-泡沫镍；其中PMMA苯甲醚溶液质量分数为4%，PMMA分子量为950000；

步骤4、将步骤3所述包覆PMMA的MoS₂-泡沫镍放入40～50℃酸溶液中去除镍，之后水洗多次，得到包覆PMMA的三维泡沫状MoS₂；其中酸溶液为能与金属镍反应而不与MoS2起反应的酸溶液，可以是2.5mol/l-3.5mol/L盐酸水溶液、1.0mol/l-2.0mol/L硫酸水溶液或1.5mol/l-3.5mol/L硝酸水溶液。

步骤5、将步骤4所述包覆PMMA的三维泡沫状MoS₂在真空管式炉中加热400～450℃，真空度为9～11Pa，保温2～2.5h后去除PMMA，得到三维泡沫状MoS₂。

本发明使用的泡沫镍只要是合格工业品不限于厂家，为市售常规产品。以下实施例采用的是爱蓝天高新技术材料有限公司的超高强度型泡沫镍。

实施例1

步骤1、取钼酸钠0.300g、硫脲0.354g和去离子水30ml配制MoS₂的反应原料；

步骤2、将泡沫镍基板和MoS₂反应原料放入100mL水热反应釜中，在180℃下反应24h，得到MoS₂-泡沫镍；

步骤3、将MoS₂-泡沫镍经过去离子水清洗数次，50～60℃下干燥后放入PMMA苯甲醚溶液中浸泡1～2min取出，之后在120～130℃下烘干，得到包覆PMMA的MoS₂-泡沫镍，其中PMMA苯甲醚溶液质量分数为4%，PMMA分子量为950000；

步骤4、将包覆PMMA的MoS₂-泡沫镍放入40～50℃ 3mol/L盐酸水溶液中去除镍，之后再用去离子水清洗残留的离子，得到包覆PMMA的三维泡沫状MoS₂；

步骤5、将包覆PMMA的三维泡沫状MoS₂在真空管式炉中加热到400℃，真空度为9Pa，并保温2h后去除PMMA，最终得到三维泡沫状的MoS₂，如图1～3所示。

实施例2

本实施例与实施例1不同的是，步骤1中钼酸钠0.300g、硫脲0.400g和去离子水30ml；步骤2中反应温度为200℃，反应时间为23h；步骤4中将包覆PMMA的MoS₂-泡沫镍放入40～50℃ 1.5mol/硫酸水溶液中去除镍；步骤5中包覆PMMA的三维泡沫状MoS₂在真空管式炉中加热430℃，真空度为10Pa，保温时间为2.5h；其他与实施例1相同。

实施例3

本实施例与实施例1不同的是，步骤1中钼酸钠0.300g、硫脲0.425g和去离子水30ml；步骤2中反应温度为220℃，反应时间为25h；步骤4中将包覆PMMA的MoS₂-泡沫镍放入40～50℃ 3mol/L的硝酸水溶液中去除镍；步骤5中包覆PMMA的三维泡沫状MoS₂在真空管式炉中加热450℃，真空度为11Pa；其他与实施例1相同。

Claims (5)

1.一种三维泡沫状MoS₂的制备方法，其特征在于，采用水热模板法制备，包括如下步骤：

步骤1、以钼酸钠、硫脲和去离子水配制MoS₂的反应原料；

步骤2、将泡沫镍基板和步骤1所述MoS₂的反应原料放入水热反应釜中，在180～220℃下进行水热反应得到MoS₂-泡沫镍；

步骤3、将步骤2所述MoS₂-泡沫镍水洗、干燥后放入PMMA苯甲醚溶液中浸泡1～2min取出，之后在120～130℃下烘干，得到包覆PMMA的MoS₂-泡沫镍；

步骤4、将步骤3所述包覆PMMA的MoS₂-泡沫镍放入40～50℃酸溶液中去除镍，之后水洗得到包覆PMMA的三维泡沫状MoS₂；

步骤5、将步骤4所述包覆PMMA的三维泡沫状MoS₂在真空管式炉中加热到400～450℃，真空度为9～11Pa，保温2～2.5h后去除PMMA，得到三维泡沫状MoS₂。

2.根据权利要求1所述三维泡沫状MoS₂的制备方法，其特征在于，步骤1中钼酸钠和硫脲物质的量之比为1:3.75～4.5。

3.根据权利要求1所述三维泡沫状MoS₂的制备方法，其特征在于，步骤3中所述PMMA苯甲醚溶液质量分数为4%，PMMA分子量为950000。

4.根据权利要求1所述三维泡沫状MoS₂的制备方法，其特征在于，步骤3中所述干燥条件为50～60℃下干燥。

5.根据权利要求1所述三维泡沫状MoS₂的制备方法，其特征在于，步骤4中所述酸溶液为2.5mol/l-3.5mol/L盐酸水溶液、1.0mol/l-2.0mol/L硫酸水溶液或1.5mol/l-3.5mol/L硝酸水溶液。

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