CN105140476A - 一种具有多级分层结构的二硫化钼纳米复合纤维的制备方法 - Google Patents

一种具有多级分层结构的二硫化钼纳米复合纤维的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种具有多级分层结构的二硫化钼纳米复合纤维的制备方法，它包括如下步骤：1）将氯化锂(LiCl)加入到N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）中搅拌均匀，再加入PMIA，搅拌得到纺丝溶液；2）将所得溶液静电纺丝，收集纺丝膜后在水、乙醇中分别洗涤后在常温下烘干；3）将N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）加入到水中，再加入氯化锂（LiCl），搅拌均匀后，将钼酸钠(Na2MoO4)与硫代乙酰胺（CH3CSNH2）分别加入，在室温下搅拌均匀；4）将步骤3）中溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中反应，自然冷却至室温后，将产物分别以丙酮、水、乙醇洗涤后在室温条件下自然风干；5）将步骤4）中产物在氮气氛围下热处理，以1摄氏度/分钟的速度继续升温至600-1000度停留1-4小时，以5摄氏度/分钟的速度降温至室温后得到产物。

Description

一种具有多级分层结构的二硫化钼纳米复合纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及一种二硫化钼纳米复合纤维的制备方法，尤其是一种一维连续的鳞片形、且具有多级分层微纳结构的二硫化钼纳米复合纤维的制备方法。
技术背景
MoS2作为一种无机石墨烯类似体，具有较高理论比电容670毫安时/克,1份MoS2可插入4份锂离子。其相邻层间弱作用力对于锂的插入与抽出极为有利。以其分层结构和高理论电容值，被认为是锂电池电极材料的良好选择。纳米级的分层结构能有效减少充、放电时的体积变化，缩短锂离子的分散距离且增加对其储存能力。研究者以金属－有机CVD法合成30-50纳米的中空MoS2粒子。或以Na2MoO4替换有机金属化合物以水热法还原，再用高温退火。也可以通过声化学沉积在硅粉上后再以HF刻蚀。但因大多纳米MoS2结构循环稳定性较差，且大电流放电能力较弱。制备出具有分层结构以及增大S－Mo－S之间的层间距的纳米MoS2材料，提高储存锂离子能力，并提高其循环稳定性与速率性能，同时通过添加碳材料来提高导电能力与结构稳定性，都是纳米MoS2材料开发的重点与难点问题。而现存的制备方法工艺复杂，产量低，成本高。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种具有多级分层结构的二硫化钼纳米复合纤维的制备方法，以芳纶纳米纤维作为模板，基于离子液体体系以溶剂热法得到二硫化钼/间位芳纶纳米复合纤维，碳化后得到一维连续的表面具有鳞片结构的导电性二硫化钼纳米复合材料，其具有多级分层微纳结构。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种具有多级分层结构的二硫化钼纳米复合纤维的制备方法，它包括如下步骤：
1）按质量份数，将0.1-5份氯化锂(LiCl)加入到10-20份N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）中搅拌均匀，再加入0.5-2份PMIA，在60-120℃下搅拌得到均一的纺丝溶液；
2）将步骤1）中所得溶液静电纺丝，推进速度为0.2-2.0毫升/小时，接收距离为5-20厘米，电压为13-30千伏，收集纺丝膜后在水、乙醇中分别洗涤后在常温下烘干；
3）按质量份数，将1-15份N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）加入到1-20份水中，再加入0.1-1.0份氯化锂（LiCl），搅拌均匀后，将0.01-0.3份钼酸钠(Na2MoO4)与0.05-1.0份硫代乙酰胺（CH3CSNH2）分别加入，在室温下搅拌均匀；
4）将步骤3）中溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，在100-250摄氏度下反应1-15小时，自然冷却至室温后，将产物分别以丙酮、水、乙醇洗涤后在室温条件下自然风干；
5）将步骤4）中产物在氮气氛围下在280-500摄氏度下热处理1-5小时，以1摄氏度/分钟的速度继续升温至600-1000度停留1-4小时，以5摄氏度/分钟的速度降温至室温后得到产物。
本发明的有益效果是：
1）本发明制备出的一维连续的表面鳞片结构的二硫化钼纳米纤维复合材料，具有多级分层结构，其形貌规整且尺寸可控。
2）本发明制备的具有此特殊形貌的二硫化钼纳米复合材料具有优越的储氢性能、高比电容以及充放电高速率性能，是优良的锂离子电极材料。
附图说明
图1为本发明具有多级分层结构的二硫化钼纳米复合纤维的SEM图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示的具有多级分层结构的二硫化钼纳米复合纤维，是致力于以简单的方法合成一种连续一维的具有多级分层结构的高结晶度、高表面粗糙度的MoS2纳米材料。
一种具有多级分层结构的二硫化钼纳米复合纤维的制备方法，它包括如下步骤：
1）按质量份数，将0.1-5份氯化锂(LiCl)加入到10-20份N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）中搅拌均匀，再加入0.5-2份PMIA，在60-120℃下搅拌得到均一的纺丝溶液；
2）将步骤1）中所得溶液静电纺丝，推进速度为0.2-2.0毫升/小时，接收距离为5-20厘米，电压为13-30千伏，收集纺丝膜后在水、乙醇中分别洗涤后在常温下烘干；
3）按质量份数，将1-15份N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）加入到1-20份水中，再加入0.1-1.0份氯化锂（LiCl），搅拌均匀后，将0.01-0.3份钼酸钠(Na2MoO4)与0.05-1.0份硫代乙酰胺（CH3CSNH2）分别加入，在室温下搅拌均匀；
4）将步骤3）中溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，在100-250摄氏度下反应1-15小时，自然冷却至室温后，将产物分别以丙酮、水、乙醇洗涤后在室温条件下自然风干；
5）将步骤4）中产物在氮气氛围下在280-500摄氏度下热处理1-5小时，以1摄氏度/分钟的速度继续升温至600-1000度停留1-4小时，以5摄氏度/分钟的速度降温至室温后得到产物。
实施例1：
一种具有多级分层结构的二硫化钼纳米复合纤维的制备方法，它包括如下步骤：
1）按质量份数，将0.1份氯化锂(LiCl)加入到10份N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）中搅拌均匀，再加入0.5份PMIA，在60℃下搅拌得到均一的纺丝溶液；
2）将步骤1）中所得溶液静电纺丝，推进速度为0.2毫升/小时，接收距离为5厘米，电压为13千伏，收集纺丝膜后在水、乙醇中分别洗涤后在常温下烘干；
3）按质量份数，将1份N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）加入到1份水中，再加入0.1份氯化锂（LiCl），搅拌均匀后，将0.01份钼酸钠(Na2MoO4)与0.05份硫代乙酰胺（CH3CSNH2）分别加入，在室温下搅拌均匀；
4）将步骤3）中溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，在100摄氏度下反应1小时，自然冷却至室温后，将产物分别以丙酮、水、乙醇洗涤后在室温条件下自然风干；
5）将步骤4）中产物在氮气氛围下在280摄氏度下热处理1小时，以1摄氏度/分钟的速度继续升温至600度停留1小时，以5摄氏度/分钟的速度降温至室温后得到产物。
实施例2：
一种具有多级分层结构的二硫化钼纳米复合纤维的制备方法，它包括如下步骤：
1）按质量份数，将3份氯化锂(LiCl)加入到15份N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）中搅拌均匀，再加入1份PMIA，在90℃下搅拌得到均一的纺丝溶液；
2）将步骤1）中所得溶液静电纺丝，推进速度为1.0毫升/小时，接收距离为12厘米，电压为20千伏，收集纺丝膜后在水、乙醇中分别洗涤后在常温下烘干；
3）按质量份数，将8份N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）加入到10份水中，再加入0.5份氯化锂（LiCl），搅拌均匀后，将0.15份钼酸钠(Na2MoO4)与0.5份硫代乙酰胺（CH3CSNH2）分别加入，在室温下搅拌均匀；
4）将步骤3）中溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，在180摄氏度下反应8小时，自然冷却至室温后，将产物分别以丙酮、水、乙醇洗涤后在室温条件下自然风干；
5）将步骤4）中产物在氮气氛围下在400摄氏度下热处理3小时，以1摄氏度/分钟的速度继续升温至800度停留2小时，以5摄氏度/分钟的速度降温至室温后得到产物。
实施例3：
一种具有多级分层结构的二硫化钼纳米复合纤维的制备方法，它包括如下步骤：
1）按质量份数，将5份氯化锂(LiCl)加入到20份N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）中搅拌均匀，再加入2份PMIA，在120℃下搅拌得到均一的纺丝溶液；
2）将步骤1）中所得溶液静电纺丝，推进速度为2.0毫升/小时，接收距离为20厘米，电压为30千伏，收集纺丝膜后在水、乙醇中分别洗涤后在常温下烘干；
3）按质量份数，将15份N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）加入到20份水中，再加入1.0份氯化锂（LiCl），搅拌均匀后，将0.3份钼酸钠(Na2MoO4)与1.0份硫代乙酰胺（CH3CSNH2）分别加入，在室温下搅拌均匀；
4）将步骤3）中溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，在250摄氏度下反应15小时，自然冷却至室温后，将产物分别以丙酮、水、乙醇洗涤后在室温条件下自然风干；
5）将步骤4）中产物在氮气氛围下在500摄氏度下热处理5小时，以1摄氏度/分钟的速度继续升温至1000度停留4小时，以5摄氏度/分钟的速度降温至室温后得到产物。

Claims (2)

1.一种具有多级分层结构的二硫化钼纳米复合纤维的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：
1）按质量份数，将0.1-5份氯化锂(LiCl)加入到10-20份N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）中搅拌均匀，再加入0.5-2份PMIA，在60-120℃下搅拌得到均一的纺丝溶液；
2）将步骤1）中所得溶液进行静电纺丝，收集纺丝膜后在水、乙醇中分别洗涤后在常温下烘干；
3）按质量份数，将1-15份N，N-二甲基乙酰胺（DMAc）加入到1-20份水中，再加入0.1-1.0份氯化锂（LiCl），搅拌均匀后，将0.01-0.3份钼酸钠(Na2MoO4)与0.05-1.0份硫代乙酰胺（CH3CSNH2）分别加入，在室温下搅拌均匀；
4）将步骤3）中溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，在100-250摄氏度下反应1-15小时，自然冷却至室温后，将产物分别以丙酮、水、乙醇洗涤后在室温条件下自然风干；
5）将步骤4）中产物在氮气氛围下在280-500摄氏度下热处理1-5小时，以1摄氏度/分钟的速度继续升温至600-1000度停留1-4小时，以5摄氏度/分钟的速度降温至室温后得到产物。
2.根据权利要求1所述的一种具有多级分层结构的二硫化钼纳米复合纤维的制备方法，其特征在于：所述静电纺丝条件为：推进速度为0.2-2.0毫升/小时，接收距离为5-20厘米，电压为13-30千伏。
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