CN108191431B - 一种二维过渡金属硫化物及其制备方法 - Google Patents

一种二维过渡金属硫化物及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108191431B
CN108191431B CN201810107221.7A CN201810107221A CN108191431B CN 108191431 B CN108191431 B CN 108191431B CN 201810107221 A CN201810107221 A CN 201810107221A CN 108191431 B CN108191431 B CN 108191431B
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal foil
transition metal
target
dimensional transition
foil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201810107221.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108191431A (zh
Inventor
黄亮
裴渊韬
张海军
韩磊
张少伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Original Assignee
Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Science and Engineering WUSE filed Critical Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority to CN201810107221.7A priority Critical patent/CN108191431B/zh
Publication of CN108191431A publication Critical patent/CN108191431A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108191431B publication Critical patent/CN108191431B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/547—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on sulfides or selenides or tellurides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/62218—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products obtaining ceramic films, e.g. by using temporary supports
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • C04B35/65—Reaction sintering of free metal- or free silicon-containing compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C04B2235/405—Iron group metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C04B2235/407—Copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

本发明涉及一种二维过渡金属硫化物及其制备方法。其技术方案是：将尺寸相同的铝箔和目标金属箔或将尺寸相同的铝箔和两种目标金属箔各一片浸于无水乙醇中，超声清洗，干燥，对齐堆放，得到堆放齐整的金属箔；调整二辊轧机辊缝为0.1mm，将堆放齐整的金属箔共反复对折和轧制15~50次，再于侵蚀剂中浸泡12~48h，过滤，在乙醇溶液中超声处理，取悬浮液，离心和过滤两次，干燥，即得目标二维过渡金属箔；最后将底部铺有目标二维过渡金属箔的瓷舟置于真空管式炉恒温区的下风向，将底部铺有升华硫的瓷舟置于真空管式炉恒温区的上风向；流通氩气和300~800℃条件下保温3~12h，即得二维过渡金属硫化物。本发明生产效率高、工艺简单和产物厚度可控。

Description

一种二维过渡金属硫化物及其制备方法
技术领域
本发明属于过渡金属硫化物技术领域。具体涉及一种二维过渡金属硫化物及其制备方法。
背景技术
过渡金属硫化物具有优异的半导体性质，当从块体变成单层纳米片时，带隙发生显著变化，从间接带隙变为直接带隙，导致二维过渡金属硫化物有许多类似甚至优于石墨烯的特性，在光电方面具有应用潜力。此外，过渡金属硫化物纳米催化剂作为阴极在催化电解水制氢的氢还原反应时具有较高的催化性能。二维材料由于具有极大的比表面积，使得活性原子占总原子数的比例大大增加，不仅能够提高材料的有效利用率，还能提高催化性能，使得二维过渡金属硫化物材料在催化领域具有广阔的应用前景。
目前报道的制备二维过渡金属硫化物的方法包括液相剥离法、电化学插层剥离法和化学气相沉积法。Coleman等(Coleman JN, Lotya M, O'Neill A, et al. Two-dimensional nanosheets produced by liquid exfoliation of layered materials.[J]. Science (New York, N.Y.), 2011, 331(6017):568.)采用液相剥离法，将过渡金属硫化物粉末与溶剂混合通过超声剥离制备出二维金属硫化物，此方法虽然工艺简单，但产品厚度不均；电化学插层剥离法(Zeng Z, Sun T, Zhu J, et al. An effective methodfor the fabrication of few-layer-thick inorganic nanosheets[J]. AngewandteChemie, 2012, 124(36):9186-9190.)，借助电化学工作站使锂离子进入过渡金属硫化物的层间实现剥离，该方法虽然可实现快速剥离，但需严格控制放电时间，且产量低；化学气相沉积法在高温下通过硫源与过渡金属氧化物等前驱体发生硫化，在基片上得到过渡金属硫化物纳米片，该方法对反应条件的控制要求较高，工艺还不成熟，不适合大规模生产。
Liu等（Liu H, Tang H, Fang M, et al. 2D Metals by Repeated SizeReduction.[J]. Advanced Materials, 2016, 28(37):8170-8176.）公开了反复压延制备二维金属片的方法，但仅止步于纯二维金属箔，并没有对该方法做出延伸进而制备出二维硫化物。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种生产效率高、工艺简单、产物厚度可控的二维过渡金属硫化物的制备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案的步骤是：
步骤一、先将一片铝箔和一片目标金属箔浸于无水乙醇中，或先将一片铝箔和两种目标金属箔各一片浸于无水乙醇中，超声清洗10~30min，所述铝箔和所述目标金属箔的长度×宽度×厚度相等，厚度均为0.1mm；再将清洗后的铝箔和清洗后的目标金属箔于氮气气氛和40~60℃条件下干燥20~40min，然后将干燥后的铝箔和干燥后的目标金属箔的四边对齐堆放，得到堆放齐整的金属箔；
步骤二、调整二辊轧机辊缝为0.1mm，将所述堆放齐整的金属箔经所述二辊轧机一次轧制，得到一次轧制后的金属箔；
步骤三、将所述一次轧制后的金属箔对折，再经所述二辊轧机二次轧制，得到二次轧制后的金属箔；……，将n-1次轧制后的金属箔对折，再经所述二辊轧机n次轧制，得到n次轧制后的金属箔，即得一级产物；n为15~50的自然数；
步骤四、将所述一级产物置于侵蚀剂中，在室温条件下浸泡12~48h，过滤，得到二级产物；
步骤五、将所述二级产物浸于乙醇溶液中，在360~400W条件下超声处理3~6h，然后取3/4的悬浮液，以10000rpm的速率离心10min，过滤，得到三级产物；
步骤六、将所述三级产物分散于乙醇溶液中，以10000rpm的速率离心10min，过滤；再于氮气气氛和40~60℃条件下干燥20~40min，即得目标二维过渡金属箔；
步骤七、将所述目标二维过渡金属箔均匀平铺于一个方形瓷舟底部，将升华硫均匀平铺于另一个相同的瓷舟底部；将盛有所述目标二维过渡金属箔的瓷舟置于真空管式炉恒温区的下风向，将盛有所述升华硫的瓷舟置于真空管式炉恒温区的上风向；在流通氩气气氛中，以2~5℃/min的速率升温至300~800℃，保温3~12h，即得二维过渡金属硫化物。
所述铝箔的纯度≥99.99%。
所述目标金属箔为Cu、Fe、Co、Ni箔中的一种，所述目标金属箔的纯度≥99.99%。
所述铝箔和所述目标金属箔的宽度小于或等于二辊轧机的辊身长。
所述氮气纯度＞99%。
所述侵蚀剂为氢氧化钠溶液或为氢氧化钾溶液，所述侵蚀剂的浓度为2~6mol/L。
所述乙醇溶液为蒸馏水与无水乙醇的混合物，其中：蒸馏水∶无水乙醇体积比为1∶（0.5~1.5）。
所述升华硫的摩尔数与目标二维过渡金属箔的摩尔数相等，所述升华硫的纯度＞99 %。
所述氩气的纯度＞99%。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本发明采用压延-侵蚀牺牲层-硫化的合成方法，预先制备出二维金属箔，二维结构可加快硫化反应的进程，在相对较低的温度下，无需模板剂或表面活性剂，即可在短时间内制得超薄的二维过渡金属硫化物，生产效率高，适于工业化大规模生产。
2、本发明将铝箔和目标金属箔对折和轧制，共反复对折和轧制15~50次，再选择性侵蚀铝层，经超声、离心得到目标二维金属箔，在真空管式炉中，与升华硫在流通氩气气氛中于300~800℃热处理3~12h，即得二维过渡金属硫化物，工艺简单。
3、本发明可通过调整轧制次数控制目标二维金属箔的厚度，进而控制二维过渡金属硫化物的厚度。
因此，本发明具有生产效率高、工艺简单和产物厚度可控的特点。
具体实施方式
本具体实施方式中：
所述铝箔的纯度≥99.99%。
所述目标金属箔的纯度≥99.99%。
所述铝箔和所述目标金属箔的宽度小于或等于二辊轧机的辊身长。
所述氮气纯度＞99%。
所述侵蚀剂的浓度为2~6mol/L。
所述乙醇溶液为蒸馏水与无水乙醇的混合物，其中：蒸馏水∶无水乙醇体积比为1∶（0.5~1.5）。
所述升华硫的摩尔数与目标二维过渡金属箔的摩尔数相等，所述升华硫的纯度＞99%。
所述氩气的纯度＞99%。
实施例中不再赘述。
实施例1
一种二维过渡金属硫化物及其制备方法。所述制备方法的步骤是：
步骤一、先将一片铝箔和一片目标金属箔浸于无水乙醇中，超声清洗10~30min，所述铝箔和所述目标金属箔的长度×宽度×厚度相等，厚度均为0.1mm；再将清洗后的铝箔和清洗后的目标金属箔于氮气气氛和40~60℃条件下干燥20~40min，然后将干燥后的铝箔和干燥后的目标金属箔的四边对齐堆放，得到堆放齐整的金属箔。
步骤二、调整二辊轧机辊缝为0.1mm，将所述堆放齐整的金属箔经所述二辊轧机一次轧制，得到一次轧制后的金属箔。
步骤三、将所述一次轧制后的金属箔对折，再经所述二辊轧机二次轧制，得到二次轧制后的金属箔；……，将n-1次轧制后的金属箔对折，再经所述二辊轧机n次轧制，得到n次轧制后的金属箔，即得一级产物；n为15~30的自然数。
步骤四、将所述一级产物置于侵蚀剂中，在室温条件下浸泡12~24h，过滤，得到二级产物。
步骤五、将所述二级产物浸于乙醇溶液中，在360~400W条件下超声处理3~6h，然后取3/4的悬浮液，以10000rpm的速率离心10min，过滤，得到三级产物。
步骤六、将所述三级产物分散于乙醇溶液中，以10000rpm的速率离心10min，过滤；再于氮气气氛和40~60℃条件下干燥20~40min，即得目标二维过渡金属箔。
步骤七、将所述目标二维过渡金属箔均匀平铺于一个方形瓷舟底部，将升华硫均匀平铺于另一个相同的瓷舟底部；将盛有所述目标二维过渡金属箔的瓷舟置于真空管式炉恒温区的下风向，将盛有所述升华硫的瓷舟置于真空管式炉恒温区的上风向；在流通氩气气氛中，以2~5℃/min的速率升温至300~500℃，保温9~12h，即得二维过渡金属硫化物。
所述二维过渡金属硫化物为二维硫化钴。
所述目标金属箔为钴箔。
所述侵蚀剂为氢氧化钠溶液。
实施例2
一种二维过渡金属硫化物及其制备方法。所述制备方法的步骤是：
步骤一、先将一片铝箔和一片目标金属箔浸于无水乙醇中，超声清洗10~30min，所述铝箔和所述目标金属箔的长度×宽度×厚度相等，厚度均为0.1mm；再将清洗后的铝箔和清洗后的目标金属箔于氮气气氛和40~60℃条件下干燥20~40min，然后将干燥后的铝箔和干燥后的目标金属箔的四边对齐堆放，得到堆放齐整的金属箔。
步骤二、调整二辊轧机辊缝为0.1mm，将所述堆放齐整的金属箔经所述二辊轧机一次轧制，得到一次轧制后的金属箔。
步骤三、将所述一次轧制后的金属箔对折，再经所述二辊轧机二次轧制，得到二次轧制后的金属箔；……，将n-1次轧制后的金属箔对折，再经所述二辊轧机n次轧制，得到n次轧制后的金属箔，即得一级产物；n为20~35的自然数。
步骤四、将所述一级产物置于侵蚀剂中，在室温条件下浸泡18~30h，过滤，得到二级产物。
步骤五、将所述二级产物浸于乙醇溶液中，在360~400W条件下超声处理3~6h，然后取3/4的悬浮液，以10000rpm的速率离心10min，过滤，得到三级产物。
步骤六、将所述三级产物分散于乙醇溶液中，以10000rpm的速率离心10min，过滤；再于氮气气氛和40~60℃条件下干燥20~40min，即得目标二维过渡金属箔。
步骤七、将所述目标二维过渡金属箔均匀平铺于一个方形瓷舟底部，将升华硫均匀平铺于另一个相同的瓷舟底部；将盛有所述目标二维过渡金属箔的瓷舟置于真空管式炉恒温区的下风向，将盛有所述升华硫的瓷舟置于真空管式炉恒温区的上风向；在流通氩气气氛中，以2~5℃/min的速率升温至400~600℃，保温7~10h，即得二维过渡金属硫化物。
所述二维过渡金属硫化物为二维硫化镍。
所述目标金属箔为镍箔。
所述侵蚀剂为氢氧化钠溶液。
实施例3
一种二维过渡金属硫化物及其制备方法。所述制备方法的步骤是：
步骤一、先将一片铝箔和一片目标金属箔浸于无水乙醇中，超声清洗10~30min，所述铝箔和所述目标金属箔的长度×宽度×厚度相等，厚度均为0.1mm；再将清洗后的铝箔和清洗后的目标金属箔于氮气气氛和40~60℃条件下干燥20~40min，然后将干燥后的铝箔和干燥后的目标金属箔的四边对齐堆放，得到堆放齐整的金属箔。
步骤二、调整二辊轧机辊缝为0.1mm，将所述堆放齐整的金属箔经所述二辊轧机一次轧制，得到一次轧制后的金属箔。
步骤三、将所述一次轧制后的金属箔对折，再经所述二辊轧机二次轧制，得到二次轧制后的金属箔；……，将n-1次轧制后的金属箔对折，再经所述二辊轧机n次轧制，得到n次轧制后的金属箔，即得一级产物；n为30~45的自然数。
步骤四、将所述一级产物置于侵蚀剂中，在室温条件下浸泡24~36h，过滤，得到二级产物。
步骤五、将所述二级产物浸于乙醇溶液中，在360~400W条件下超声处理3~6h，然后取3/4的悬浮液，以10000rpm的速率离心10min，过滤，得到三级产物。
步骤六、将所述三级产物分散于乙醇溶液中，以10000rpm的速率离心10min，过滤；再于氮气气氛和40~60℃条件下干燥20~40min，即得目标二维过渡金属箔。
步骤七、将所述目标二维过渡金属箔均匀平铺于一个方形瓷舟底部，将升华硫均匀平铺于另一个相同的瓷舟底部；将盛有所述目标二维过渡金属箔的瓷舟置于真空管式炉恒温区的下风向，将盛有所述升华硫的瓷舟置于真空管式炉恒温区的上风向；在流通氩气气氛中，以2~5℃/min的速率升温至500~700℃，保温5~8h，即得二维过渡金属硫化物。
所述二维过渡金属硫化物为二维硫化铁。
所述目标金属箔为铁箔。
所述侵蚀剂为氢氧化钾溶液。
实施例4
一种二维过渡金属硫化物及其制备方法。所述制备方法的步骤是：
步骤一、先将一片铝箔和一片目标金属箔浸于无水乙醇中，超声清洗10~30min，所述铝箔和所述目标金属箔的长度×宽度×厚度相等，厚度均为0.1mm；再将清洗后的铝箔和清洗后的目标金属箔于氮气气氛和40~60℃条件下干燥20~40min，然后将干燥后的铝箔和干燥后的目标金属箔的四边对齐堆放，得到堆放齐整的金属箔。
步骤二、调整二辊轧机辊缝为0.1mm，将所述堆放齐整的金属箔经所述二辊轧机一次轧制，得到一次轧制后的金属箔。
步骤三、将所述一次轧制后的金属箔对折，再经所述二辊轧机二次轧制，得到二次轧制后的金属箔；……，将n-1次轧制后的金属箔对折，再经所述二辊轧机n次轧制，得到n次轧制后的金属箔，即得一级产物；n为35~50的自然数。
步骤四、将所述一级产物置于侵蚀剂中，在室温条件下浸泡30~48h，过滤，得到二级产物。
步骤五、将所述二级产物浸于乙醇溶液中，在360~400W条件下超声处理3~6h，然后取3/4的悬浮液，以10000rpm的速率离心10min，过滤，得到三级产物。
步骤六、将所述三级产物分散于乙醇溶液中，以10000rpm的速率离心10min，过滤；再于氮气气氛和40~60℃条件下干燥20~40min，即得目标二维过渡金属箔。
步骤七、将所述目标二维过渡金属箔均匀平铺于一个方形瓷舟底部，将升华硫均匀平铺于另一个相同的瓷舟底部；将盛有所述目标二维过渡金属箔的瓷舟置于真空管式炉恒温区的下风向，将盛有所述升华硫的瓷舟置于真空管式炉恒温区的上风向；在流通氩气气氛中，以2~5℃/min的速率升温至600~800℃，保温3~6h，即得二维过渡金属硫化物。
所述二维过渡金属硫化物为二维硫化铜。
所述目标金属箔为铜箔。
所述侵蚀剂为氢氧化钾溶液。
实施例5
一种二维过渡金属硫化物及其制备方法。所述制备方法的步骤是：
步骤一、先将一片铝箔和两种目标金属箔各一片浸于无水乙醇中，超声清洗10~30min，所述铝箔和所述目标金属箔的长度×宽度×厚度相等，厚度均为0.1mm；再将清洗后的铝箔和清洗后的目标金属箔于氮气气氛和40~60℃条件下干燥20~40min，然后将干燥后的铝箔和干燥后的目标金属箔的四边对齐堆放，得到堆放齐整的金属箔。
步骤二、调整二辊轧机辊缝为0.1mm，将所述堆放齐整的金属箔经所述二辊轧机一次轧制，得到一次轧制后的金属箔。
步骤三、将所述一次轧制后的金属箔对折，再经所述二辊轧机二次轧制，得到二次轧制后的金属箔；……，将n-1次轧制后的金属箔对折，再经所述二辊轧机n次轧制，得到n次轧制后的金属箔，即得一级产物；n为15~30的自然数。
步骤四、将所述一级产物置于侵蚀剂中，在室温条件下浸泡12~24h，过滤，得到二级产物。
步骤五、将所述二级产物浸于乙醇溶液中，在360~400W条件下超声处理3~6h，然后取3/4的悬浮液，以10000rpm的速率离心10min，过滤，得到三级产物。
步骤六、将所述三级产物分散于乙醇溶液中，以10000rpm的速率离心10min，过滤；再于氮气气氛和40~60℃条件下干燥20~40min，即得目标二维过渡金属箔。
步骤七、将所述目标二维过渡金属箔均匀平铺于一个方形瓷舟底部，将升华硫均匀平铺于另一个相同的瓷舟底部；将盛有所述目标二维过渡金属箔的瓷舟置于真空管式炉恒温区的下风向，将盛有所述升华硫的瓷舟置于真空管式炉恒温区的上风向；在流通氩气气氛中，以2~5℃/min的速率升温至300~500℃，保温9~12h，即得二维过渡金属硫化物。
所述二维过渡金属硫化物为二维硫化钴/硫化镍。
所述两种目标金属箔为钴箔和镍箔。
所述侵蚀剂为氢氧化钠溶液。
实施例6
一种二维过渡金属硫化物及其制备方法。所述制备方法的步骤是：
步骤一、先将一片铝箔和两种目标金属箔各一片浸于无水乙醇中，超声清洗10~30min，所述铝箔和所述目标金属箔的长度×宽度×厚度相等，厚度均为0.1mm；再将清洗后的铝箔和清洗后的目标金属箔于氮气气氛和40~60℃条件下干燥20~40min，然后将干燥后的铝箔和干燥后的目标金属箔的四边对齐堆放，得到堆放齐整的金属箔。
步骤二、调整二辊轧机辊缝为0.1mm，将所述堆放齐整的金属箔经所述二辊轧机一次轧制，得到一次轧制后的金属箔。
步骤三、将所述一次轧制后的金属箔对折，再经所述二辊轧机二次轧制，得到二次轧制后的金属箔；……，将n-1次轧制后的金属箔对折，再经所述二辊轧机n次轧制，得到n次轧制后的金属箔，即得一级产物；n为20~35的自然数。
步骤四、将所述一级产物置于侵蚀剂中，在室温条件下浸泡18~30h，过滤，得到二级产物。
步骤五、将所述二级产物浸于乙醇溶液中，在360~400W条件下超声处理3~6h，然后取3/4的悬浮液，以10000rpm的速率离心10min，过滤，得到三级产物。
步骤六、将所述三级产物分散于乙醇溶液中，以10000rpm的速率离心10min，过滤；再于氮气气氛和40~60℃条件下干燥20~40min，即得目标二维过渡金属箔。
步骤七、将所述目标二维过渡金属箔均匀平铺于一个方形瓷舟底部，将升华硫均匀平铺于另一个相同的瓷舟底部；将盛有所述目标二维过渡金属箔的瓷舟置于真空管式炉恒温区的下风向，将盛有所述升华硫的瓷舟置于真空管式炉恒温区的上风向；在流通氩气气氛中，以2~5℃/min的速率升温至400~600℃，保温7~10h，即得二维过渡金属硫化物。
所述二维过渡金属硫化物为二维硫化钴/硫化铁。
所述两种目标金属箔为钴箔和铁箔。
所述侵蚀剂为氢氧化钠溶液。
实施例7
一种二维过渡金属硫化物及其制备方法。所述制备方法的步骤是：
步骤一、先将一片铝箔和两种目标金属箔各一片浸于无水乙醇中，超声清洗10~30min，所述铝箔和所述目标金属箔的长度×宽度×厚度相等，厚度均为0.1mm；再将清洗后的铝箔和清洗后的目标金属箔于氮气气氛和40~60℃条件下干燥20~40min，然后将干燥后的铝箔和干燥后的目标金属箔的四边对齐堆放，得到堆放齐整的金属箔。
步骤二、调整二辊轧机辊缝为0.1mm，将所述堆放齐整的金属箔经所述二辊轧机一次轧制，得到一次轧制后的金属箔。
步骤三、将所述一次轧制后的金属箔对折，再经所述二辊轧机二次轧制，得到二次轧制后的金属箔；……，将n-1次轧制后的金属箔对折，再经所述二辊轧机n次轧制，得到n次轧制后的金属箔，即得一级产物；n为30~45的自然数。
步骤四、将所述一级产物置于侵蚀剂中，在室温条件下浸泡24~36h，过滤，得到二级产物。
步骤五、将所述二级产物浸于乙醇溶液中，在360~400W条件下超声处理3~6h，然后取3/4的悬浮液，以10000rpm的速率离心10min，过滤，得到三级产物。
步骤六、将所述三级产物分散于乙醇溶液中，以10000rpm的速率离心10min，过滤；再于氮气气氛和40~60℃条件下干燥20~40min，即得目标二维过渡金属箔。
步骤七、将所述目标二维过渡金属箔均匀平铺于一个方形瓷舟底部，将升华硫均匀平铺于另一个相同的瓷舟底部；将盛有所述目标二维过渡金属箔的瓷舟置于真空管式炉恒温区的下风向，将盛有所述升华硫的瓷舟置于真空管式炉恒温区的上风向；在流通氩气气氛中，以2~5℃/min的速率升温至500~700℃，保温5~8h，即得二维过渡金属硫化物。
所述二维过渡金属硫化物为二维硫化镍/硫化铁。
所述两种目标金属箔为镍箔和铁箔。
所述侵蚀剂为氢氧化钾溶液。
实施例8
一种二维过渡金属硫化物及其制备方法。所述制备方法的步骤是：
步骤一、先将一片铝箔和两种目标金属箔各一片浸于无水乙醇中，超声清洗10~30min，所述铝箔和所述目标金属箔的长度×宽度×厚度相等，厚度均为0.1mm；再将清洗后的铝箔和清洗后的目标金属箔于氮气气氛和40~60℃条件下干燥20~40min，然后将干燥后的铝箔和干燥后的目标金属箔的四边对齐堆放，得到堆放齐整的金属箔。
步骤二、调整二辊轧机辊缝为0.1mm，将所述堆放齐整的金属箔经所述二辊轧机一次轧制，得到一次轧制后的金属箔。
步骤三、将所述一次轧制后的金属箔对折，再经所述二辊轧机二次轧制，得到二次轧制后的金属箔；……，将n-1次轧制后的金属箔对折，再经所述二辊轧机n次轧制，得到n次轧制后的金属箔，即得一级产物；n为35~50的自然数。
步骤四、将所述一级产物置于侵蚀剂中，在室温条件下浸泡30~48h，过滤，得到二级产物。
步骤五、将所述二级产物浸于乙醇溶液中，在360~400W条件下超声处理3~6h，然后取3/4的悬浮液，以10000rpm的速率离心10min，过滤，得到三级产物。
步骤六、将所述三级产物分散于乙醇溶液中，以10000rpm的速率离心10min，过滤；再于氮气气氛和40~60℃条件下干燥20~40min，即得目标二维过渡金属箔。
步骤七、将所述目标二维过渡金属箔均匀平铺于一个方形瓷舟底部，将升华硫均匀平铺于另一个相同的瓷舟底部；将盛有所述目标二维过渡金属箔的瓷舟置于真空管式炉恒温区的下风向，将盛有所述升华硫的瓷舟置于真空管式炉恒温区的上风向；在流通氩气气氛中，以2~5℃/min的速率升温至600~800℃，保温3~6h，即得二维过渡金属硫化物。
所述二维过渡金属硫化物为二维硫化钴/硫化铜。
所述两种目标金属箔为钴箔和铜箔。
所述侵蚀剂为氢氧化钾溶液。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本发明采用压延-侵蚀牺牲层-硫化的合成方法，预先制备出二维金属箔，二维结构可加快硫化反应的进程，在相对较低的温度下，无需模板剂或表面活性剂，即可在短时间内制得超薄的二维过渡金属硫化物材料，生产效率高，适于工业化大规模生产。
2、本发明将铝箔和目标金属箔对折和轧制，共反复对折和轧制15~50次，再选择性侵蚀铝层，经超声、离心得到目标二维金属箔，在真空管式炉中，与升华硫在流通氩气气氛下300~800℃热处理3~12h，即得目标二维过渡金属硫化物，工艺简单。
3、本发明可通过调整轧制次数控制目标二维金属箔的厚度，进而控制目标二维过渡金属硫化物的厚度。
因此，本具体实施方式具有生产效率高、工艺简单和产物厚度可控的特点。

Claims (10)

1.一种二维过渡金属硫化物的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：
步骤一、先将一片铝箔和一片目标金属箔浸于无水乙醇中，或先将一片铝箔和两种目标金属箔各一片浸于无水乙醇中，超声清洗10~30min，所述铝箔和所述目标金属箔的长度×宽度×厚度相等，厚度均为0.1mm；再将清洗后的铝箔和清洗后的目标金属箔于氮气气氛和40~60℃条件下干燥20~40min，然后将干燥后的铝箔和干燥后的目标金属箔的四边对齐堆放，得到堆放齐整的金属箔；
步骤二、调整二辊轧机辊缝为0.1mm，将所述堆放齐整的金属箔经所述二辊轧机一次轧制，得到一次轧制后的金属箔；
步骤三、将所述一次轧制后的金属箔对折，再经所述二辊轧机二次轧制，得到二次轧制后的金属箔；……，将n-1次轧制后的金属箔对折，再经所述二辊轧机n次轧制，得到n次轧制后的金属箔，即得一级产物；n为15~50的自然数；
步骤四、将所述一级产物置于侵蚀剂中，在室温条件下浸泡12~48h，过滤，得到二级产物；
步骤五、将所述二级产物浸于乙醇溶液中，在360~400W条件下超声处理3~6h，然后取3/4的悬浮液，以10000rpm的速率离心10min，过滤，得到三级产物；
步骤六、将所述三级产物分散于乙醇溶液中，以10000rpm的速率离心10min，过滤；再于氮气气氛和40~60℃条件下干燥20~40min，即得目标二维过渡金属箔；
步骤七、将所述目标二维过渡金属箔均匀平铺于一个方形瓷舟底部，将升华硫均匀平铺于另一个相同的瓷舟底部；将盛有所述目标二维过渡金属箔的瓷舟置于真空管式炉恒温区的下风向，将盛有所述升华硫的瓷舟置于真空管式炉恒温区的上风向；在流通氩气气氛中，以2~5℃/min的速率升温至300~800℃，保温3~12h，即得二维过渡金属硫化物。
2.根据权利要求1所述的二维过渡金属硫化物的制备方法，其特征在于所述铝箔的纯度≥99.99%。
3.根据权利要求1所述的二维过渡金属硫化物的制备方法，其特征在于所述目标金属箔为Cu、Fe、Co、Ni箔中的一种，所述目标金属箔的纯度≥99.99%。
4.根据权利要求1所述的二维过渡金属硫化物的制备方法，其特征在于所述铝箔和所述目标金属箔的宽度小于或等于二辊轧机的辊身长。
5.根据权利要求1所述的二维过渡金属硫化物的制备方法，其特征在于所述氮气纯度＞99%。
6.根据权利要求1所述的二维过渡金属硫化物的制备方法，其特征在于所述侵蚀剂为氢氧化钠溶液或为氢氧化钾溶液，所述侵蚀剂的浓度为2~6mol/L。
7.根据权利要求1所述的二维过渡金属硫化物的制备方法，其特征在于所述乙醇溶液为蒸馏水与无水乙醇的混合物，其中：蒸馏水∶无水乙醇体积比为1∶（0.5~1.5）。
8.根据权利要求1所述的二维过渡金属硫化物的制备方法，其特征在于所述升华硫的摩尔数与目标二维过渡金属箔的摩尔数相等，所述升华硫的纯度＞99%。
9.根据权利要求1所述的二维过渡金属硫化物的制备方法，其特征在于所述氩气的纯度＞99%。
10.一种二维过渡金属硫化物，其特征在于所述二维过渡金属硫化物是根据权利要求1~9项中任一项所述二维过渡金属硫化物的制备方法所制备的二维过渡金属硫化物。
CN201810107221.7A 2018-02-02 2018-02-02 一种二维过渡金属硫化物及其制备方法 Expired - Fee Related CN108191431B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810107221.7A CN108191431B (zh) 2018-02-02 2018-02-02 一种二维过渡金属硫化物及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810107221.7A CN108191431B (zh) 2018-02-02 2018-02-02 一种二维过渡金属硫化物及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108191431A CN108191431A (zh) 2018-06-22
CN108191431B true CN108191431B (zh) 2020-10-30

Family

ID=62592303

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810107221.7A Expired - Fee Related CN108191431B (zh) 2018-02-02 2018-02-02 一种二维过渡金属硫化物及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108191431B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110512232B (zh) * 2019-09-09 2021-02-26 清华大学 一种自支撑过渡金属硫化物薄膜电催化电极及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101792931A (zh) * 2010-03-24 2010-08-04 南开大学 一种金属硫化物单晶材料及其制备方法
CN105774120A (zh) * 2016-03-31 2016-07-20 清华大学 制备金属纳米片的方法及金属纳米片
CN106622296A (zh) * 2016-10-12 2017-05-10 吉林大学 MoS2/CoS2复合裂解水产氢低过电位电催化剂及其硫化法制备方法
CN106952731A (zh) * 2017-03-01 2017-07-14 三峡大学 一种染料敏化太阳能电池NiS2/CoS2对电极的制备方法
CN108046327B (zh) * 2017-12-26 2020-05-05 佛山科学技术学院 一种二硫化钨纳米管的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101792931A (zh) * 2010-03-24 2010-08-04 南开大学 一种金属硫化物单晶材料及其制备方法
CN105774120A (zh) * 2016-03-31 2016-07-20 清华大学 制备金属纳米片的方法及金属纳米片
CN106622296A (zh) * 2016-10-12 2017-05-10 吉林大学 MoS2/CoS2复合裂解水产氢低过电位电催化剂及其硫化法制备方法
CN106952731A (zh) * 2017-03-01 2017-07-14 三峡大学 一种染料敏化太阳能电池NiS2/CoS2对电极的制备方法
CN108046327B (zh) * 2017-12-26 2020-05-05 佛山科学技术学院 一种二硫化钨纳米管的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
2D Metals by Repeated Size Reduction;Hanwen Liu et.al;《Advanced Mater》;20161231;第8170-8176 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108191431A (zh) 2018-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019113993A1 (zh) 一种碳纳米管及其制备方法
Gao et al. ZnO nanorods/plates on Si substrate grown by low-temperature hydrothermal reaction
CN108273541B (zh) 一种绿色高效制备石墨相氮化碳纳米片的方法和应用
Ma et al. Microwave-assisted synthesis of hierarchical Bi2O3 spheres assembled from nanosheets with pore structure
CA2838557A1 (en) Energy storage media for ultracapacitors
CN105256312A (zh) 一种石墨烯和碳纳米管复合多孔电极材料的制备方法
CN101704552A (zh) 一种二硫化钼纳米管及其制备方法
CN106892407B (zh) 一种二维超薄双金属氢氧化物纳米片及其制备方法
CN109830657B (zh) 一种MoS2/MoO2/三维碳锂离子电池负极材料的制备方法
CN107541709B (zh) 一种石墨烯薄膜的制备方法及石墨烯薄膜
CN107673332B (zh) 一种利用复合金属模板制备大面积3d石墨烯的方法
CN108191431B (zh) 一种二维过渡金属硫化物及其制备方法
CN108311166B (zh) 一种二维过渡金属磷化物及其制备方法
Gorup et al. Influence of deposition parameters on the structure and microstructure of Bi12TiO20 films obtained by pulsed laser deposition
Ji et al. Microwave-assisted hydrothermal synthesis of sphere-like C/CuO and CuO nanocrystals and improved performance as anode materials for lithium-ion batteries
CN115368133B (zh) 一种高温陶瓷粉末的制备方法及应用
CN108298510B (zh) 一种二维过渡金属氮化物及其制备方法
CN109775690A (zh) 一种连续制备碳纳米管阵列的方法
CN113480973B (zh) 硼/氮双掺杂碳纳米管-碳纳米片复合材料及制备方法
CN109081383A (zh) 过渡金属氟化物的制备方法
CN111653760B (zh) 一种二维金属片及其制备方法和应用
CN114940498A (zh) 一种超细b4c粉末、制备方法及用于制备微波吸收剂的应用
Mao et al. Growth controlling behavior of vertically aligned MoSe2 film
RU2671361C1 (ru) Способ получения пленок пористого кристаллического диоксида олова
Varghese et al. Thin film LiV3O8 nanorod formation through Pulsed Laser Deposition and the effect of heat treatment

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20201030

Termination date: 20220202