CN109626340A - 一种超薄二硒化钼纳米片的液相合成方法 - Google Patents

一种超薄二硒化钼纳米片的液相合成方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种超薄二硒化钼纳米片的液相合成方法，包括将钼源、硒源和有机胺混合，除杂，得到混合液；将混合液在240～300℃下反应20～60min，得到超薄二硒化钼纳米片；钼源选自钼酸铵、钼酸钠、磷钼酸铵、三氧化钼、乙酰丙酮氧钼和乙酸钼中的一种或多种；硒源选自硒粉、硒甲硫氨酸和二苄基二硒中的一种或多种。本发明通过选择特定种类的前驱源(钼源和硒源)和溶剂有机胺，促进铺展形成大面积且形貌较均匀平整的超薄二硒化钼纳米片；原料为常见原料，条件温和，且方法简单；该方法制备周期短，产率高。纳米片为单层及几层形貌，从光电子能谱图、高角环形暗场像可以看出二硒化钼是1T相与2H相并存，有利于其导电性的提高。

Description

一种超薄二硒化钼纳米片的液相合成方法
技术领域
本发明属于无机纳米材料技术领域，尤其涉及一种超薄二硒化钼纳米片的液相合成方法。
背景技术
二硒化钼(MoSe2)具有类似石墨的晶体结构，六配位的钼原子处于两层硒原子之间形成“三明治”结构，这种结构在空间以范德华力连接，不同的堆叠方式形成不同结构。量子尺寸效应及暴露出催化活性位点使其在光催化，电催化，能源存储等表现了良好的应用前景。
关于大面积单层及几层二硒化钼的制备的报道大多是通过机械剥离、液相剥离或者化学气相沉积等方法，湿法合成大面积单层多层却未有报道。通过剥离或者气相沉积等方法合成条件一般比较苛刻，或工艺复杂，制备条件严格，或设备昂贵，限制了其在实际中的应用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超薄二硒化钼纳米片的液相合成方法，该方法条件温和，且简单。
本发明提供了一种超薄二硒化钼纳米片的液相合成方法，包括如下步骤：
将钼源、硒源和有机胺混合，除杂，得到混合液；
将所述混合液在240～300℃下反应20～60min，得到超薄二硒化钼纳米片；
所述钼源选自钼酸铵、钼酸钠、磷钼酸铵、三氧化钼、乙酰丙酮氧钼和乙酸钼中的一种或多种；
所述硒源选自硒粉、硒甲硫氨酸和二苄基二硒中的一种或多种。
优选地，所述钼源和硒源的摩尔比为1:1～2。
所述有机胺选自十六胺、十八胺和油胺中的一种或多种。
优选地，所述硒源与有机胺的摩尔比为1:5～20。
优选地，反应20～60min后还包括：
将反应得到的反应产物冷却后采用丙酮和正己烷混合溶剂洗涤，离心分离，得到超薄二硒化钼纳米片。
优选地，所述丙酮和正己烷混合溶剂中丙酮和正己烷的体积比为5～10:1。
优选地，所述除杂在100～150℃下进行。
本发明提供了一种超薄二硒化钼纳米片的液相合成方法，包括如下步骤：将钼源、硒源和有机胺混合，除杂，得到混合液；将所述混合液在240～300℃下反应20～60min，得到超薄二硒化钼纳米片；所述钼源选自钼酸铵、钼酸钠、磷钼酸铵、三氧化钼、乙酰丙酮氧钼和乙酸钼中的一种或多种；所述硒源选自硒粉、硒甲硫氨酸和二苄基二硒中的一种或多种。本发明通过选择特定种类的前驱源(钼源和硒源)和溶剂有机胺，促进铺展形成大面积的且形貌较均匀平整的超薄二硒化钼纳米片；采用的原料为常见原料，条件温和，且方法简单；该方法制备周期短，产率高。另外，该方法制备的纳米片为单层及几层形貌，从产品的光电子能谱图、高角环形暗场像可以看出所得的二硒化钼是1T相与2H相并存，有利于其导电性的提高。实验结果表明：二硒化钼纳米片的产率为61～71％；超薄二硒化钼纳米片的电阻为17.1Ω。
附图说明
图1为本发明实施例1所得二硒化钼纳米片的X射线衍射谱图；
图2为本发明实施例1所得二硒化钼纳米片透射电镜照片；
图3为本发明实施例1所得二硒化钼纳米片的原子力显微镜照片；
图4为本发明实施例1所得二硒化钼纳米片的高度分布图；
图5为本发明实施例1所得二硒化钼纳米片的低角环形暗场像及原子结构示意图；
图6为本发明实施例1所得二硒化钼纳米片的电阻与常见二硒化钼纳米片的电阻图。
具体实施方式
本发明提供了一种超薄二硒化钼纳米片的液相合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
将钼源、硒源和有机胺混合，除杂，得到混合液；
将所述混合液在240～300℃下反应20～60min，得到超薄二硒化钼纳米片；
所述钼源选自钼酸铵、钼酸钠、磷钼酸铵、三氧化钼、乙酰丙酮氧钼和乙酸钼中的一种或多种；
所述硒源选自硒粉、硒甲硫氨酸和二苄基二硒中的一种或多种。
本发明提供的方法采用常见的前驱体为原料，通过溶液相合成制备出了大面积、形貌较均匀平整的超薄二硒化钼纳米片，操作简易。与现有技术中的剥离和气相沉积相比，本发明提供的方法条件温和、设备简单、制备周期短、产率高。
本发明将钼源、硒源和有机胺混合，除杂，得到混合液。在本发明中，所述钼源选自钼酸铵、钼酸钠、磷钼酸铵、三氧化钼、乙酰丙酮氧钼和乙酸钼中的一种或多种。在本发明具体实施例中，所述钼源为磷钼酸铵。
所述硒源选自硒粉、硒甲硫氨酸和二苄基二硒中的一种或多种。在本发明具体实施例中，所述硒源具体为二苄基二硒。
在本发明中，所述钼源和硒源的摩尔比优选为1:1～2。
本发明优选将钼源和硒源先混合，再和有机胺混合；所述有机胺优选选自十六胺、十八胺和油胺中的一种或多种。在具体实施例中，所述有机胺选自油胺。在本发明中，所述硒源与有机胺的摩尔比优选为1:5～20。
本发明将钼源、硒源和有机胺混合后加热至100～150℃，更优选至130～150℃，除杂，主要除去其中的水分和低沸点杂质。本发明优选在惰性气体保护下进行除杂。
本发明将所述混合液在240～300℃下反应20～60min，得到超薄二硒化钼纳米片。本发明优选在反应20～60min后还包括：
将反应得到的反应产物冷却后采用丙酮和正己烷混合溶剂洗涤，离心分离，得到超薄二硒化钼纳米片。本发明优选将反应产物冷却至室温后再洗涤。在本发明中，所述丙酮和正己烷混合溶剂中丙酮和正己烷的体积比优选为5～10:1。
本发明优选将得到的超薄二硒化钼纳米片分散在甲苯中备用。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种超薄二硒化钼纳米片的液相合成方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
称取0.0469g磷钼酸铵、0.034g二苄基二硒加入到50mL三颈烧瓶中，再加入l0mL油胺，室温下超声作用得到反应介质，向反应体系中通入氩气，在搅拌条件下将反应物加热至150℃，保持30min去除一些低沸点的杂质，升温至240℃，保持30min使反应完全。反应结束后，自然冷却到室温，将得到的产物用正己烷和丙酮洗涤多次，分散在甲苯中备用。
图1为本发明实施例1所得二硒化钼纳米片的X射线衍射谱图；
图2为本发明实施例1所得二硒化钼纳米片透射电镜照片；
图3为本发明实施例1所得二硒化钼纳米片的原子力显微镜照片，从图中可以看出合成的纳米片横向尺寸大于500nm；
图4为本发明实施例1所得二硒化钼纳米片的高度分布图；
图5为本发明实施例1所得二硒化钼纳米片的低角环形暗场像及原子结构示意图。
图6为本发明实施例1所得二硒化钼纳米片的电阻与常见二硒化钼纳米片的电阻图，从图中可以看出本实施案例产物电阻为17.1Ω，常见二硒化钼纳米片电阻为65.6Ω；
从高角环形暗场像可以看出所得的二硒化钼是1T相与2H相并存，有利于其导电性的提高。
按实施例1比例合成的产物质量为23mg，理论合成产物质量为38mg，产率为61％。
实施例2
称取0.0469g磷钼酸铵、0.051g二苄基二硒加入到50mL三颈烧瓶中，再加入l0mL油胺，室温下超声作用得到反应介质，向反应体系中通入氩气，在搅拌条件下将反应物加热至150℃，保持30min去除一些低沸点的杂质，升温至260℃，保持30min使反应完全。反应结束后，自然冷却到室温，将得到的产物用正己烷和丙酮洗涤多次，分散在甲苯中备用。
按实施例2比例合成的产物质量为27mg，理论合成产物质量为38mg，产率为71％。
由以上实施例可知，本发明提供了一种超薄二硒化钼纳米片的液相合成方法，包括如下步骤：将钼源、硒源和有机胺混合，除杂，得到混合液；将所述混合液在240～300℃下反应20～60min，得到超薄二硒化钼纳米片；所述钼源选自钼酸铵、钼酸钠、磷钼酸铵、三氧化钼、乙酰丙酮氧钼和乙酸钼中的一种或多种；所述硒源选自硒粉、硒甲硫氨酸和二苄基二硒中的一种或多种。本发明通过选择特定种类的前驱源(钼源和硒源)和溶剂有机胺，促进铺展形成大面积的且形貌较均匀平整的超薄二硒化钼纳米片；采用的原料为常见原料，条件温和，且方法简单；该方法制备周期短，产率高。另外，该方法制备的纳米片为单层及几层形貌，从产品的光电子能谱图、高角环形暗场像可以看出所得的二硒化钼是1T相与2H相并存，有利于其导电性的提高。实验结果表明：二硒化钼纳米片的产率为61～71％；超薄二硒化钼纳米片的电阻为17.1Ω。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种超薄二硒化钼纳米片的液相合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
将钼源、硒源和有机胺混合，除杂，得到混合液；
将所述混合液在240～300℃下反应20～60min，得到超薄二硒化钼纳米片；
所述钼源选自钼酸铵、钼酸钠、磷钼酸铵、三氧化钼、乙酰丙酮氧钼和乙酸钼中的一种或多种；
所述硒源选自硒粉、硒甲硫氨酸和二苄基二硒中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的液相合成方法，其特征在于，所述钼源和硒源的摩尔比为1:1～2。
3.根据权利要求1所述的液相合成方法，其特征在于，所述有机胺选自十六胺、十八胺和油胺中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的液相合成方法，其特征在于，所述硒源与有机胺的摩尔比为1:5～20。
5.根据权利要求1所述的液相合成方法，其特征在于，反应20～60min后还包括：
将反应得到的反应产物冷却后采用丙酮和正己烷混合溶剂洗涤，离心分离，得到超薄二硒化钼纳米片。
6.根据权利要求5所述的液相合成方法，其特征在于，所述丙酮和正己烷混合溶剂中丙酮和正己烷的体积比为5～10:1。
7.根据权利要求1所述的液相合成方法，其特征在于，所述除杂在100～150℃下进行。
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