CN111111702A - 一种超大层间距二硫化钼/碳复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超大层间距二硫化钼/碳复合材料及其制备方法，用于提高电催化析氢的效率。该方法采用两步水热反应合成并通过退火处理碳化，形成了超大层间距MoS2与层间碳复合材料，超大层间距的MoS2有利于电荷与氢气的传出，并且原位形成的碳对于提升二维半导体材料有非常良好的效果，本发明的技术思路简单清晰，复合材料对于电催化析氢性能显著增加；本发明公开了水热法制备超大层间距MoS2/C的技术思路。
Description
【技术领域】
本发明属于电催化析氢领域，具体涉及一种超大层间距二硫化钼/碳复合材料及其制备方法。
【背景技术】
全球气候的变暖以及化石燃料的急剧减少使得人们越来越关注新型可持续能源的开发与利用，其中风能和太阳能被认为是最具有潜力的新型能源。然而风能和太阳能都是间歇性的，无法满足人们日常生活中持续供能的要求，因而现有的能源结构体系已经越来越不能满足人类社会高速发展的基本要求。因此，拓展开发新型的可持续能源的存储及转换形式，进一步增大绿色能源在目前能源体系中的比重，进而实现完全替代传统的化石能源，成为了科学界的研究热点及难点。
近年来，以氢能为核心的新型能源体系是目前绿色可持续能源的重要组成部分，通过电能驱动将水分子的化学键断裂开再进行重组，制备出氧气和氢气，进而满足人们对于可持续发展的绿色能源的需求。在常温常压下电催化分解水的热动力学最小理论电压为1.23V，然而在半反应过程中由于涉及电子的转移、电解液等多重因素，导致反应动力学能垒的叠加进而形成过电势。因此，开发高性能、低成本的电催化剂成为了学术界和工业界的研究重点。
基于二维材料的电催化剂成为近年来的研究热点。以二维过渡族金属硫族化合物中的典型代表二硫化钼(MoS2)为例，其具有超大的比表面积、丰富的边缘悬挂键、较高的表面活性等特点。密度泛函理论(DFT)计算发现，MoS2的边界具有可以与Pt相媲美的氢吸附自由能，实验研究工作也表明MoS2的边缘原子相具有更高的催化活性，且层数越薄其边缘原子的析氢活性就越高。大量研究工作从理论和实验方面均为MoS2作为高性能电催化剂的实现提供了可能。然而，作为半导体材料，MoS2的本征导电性较差直接影响到了其性能的释放，目前有研究者通过多种手段改善提升MoS2导电性，例如直接与导电性优异的基底复合，引入掺杂元素等等。尽管这些设计都在不同程度上对MoS2的性能改善有一定的提高，但仍不能满足高性能催化剂要求，因此，对于MoS2材料的改性研究还有待于改善。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种超大层间距二硫化钼/碳复合材料及其制备方法。该方法通过两步水热反应制备出超大层间距的MoS2，提高材料的导电性。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种超大层间距二硫化钼/碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，在水中混合二水合钼酸钠和硫脲，进行水热反应，反应体系冷却后得到MoS2溶液；
步骤2，将步骤1得到的MoS2溶液离心清洗后烘干，得到MoS2粉末；
步骤3，混合步骤2得到的MoS2粉末和十二胺得到混合粉末，十二胺的加入量为MoS2粉末质量的0.1％～0.5％；将混合粉末加入水中进行水热反应，反应体系冷却后得到水热反应产物，将水热反应产物离心清洗并烘干后得到粉末状的二硫化钼和十二胺的复合材料；
步骤4，将粉末状的二硫化钼和十二胺的复合材料退火处理，得到超大层间距二硫化钼/碳复合材料。
本发明的进一步改进在于：
优选的，步骤1中，二水合钼酸钠和硫脲的混合摩尔比为1:5。
优选的，步骤1中，水热反应温度为190-230℃，反应时间为20-28h。
优选的，步骤2中的MoS2溶液和步骤3中的水热反应产物离心清洗均通过丙酮、去离子水以及无水乙醇三种清洗液依次清洗，每种清洗液均清洗3次。
优选的，每次离心清洗的转速为6000-1000r/min，清洗时间为5-8min。
优选的，步骤2中，离心产物的烘干温度为70-90℃，烘干时间为10-14h；步骤3中离心产物的烘干温度为70-90℃，烘干时间为10-14h。
优选的，步骤3中，水热反应温度为80-120℃，反应时间为3-10h。
优选的，步骤3得到的粉末状的二硫化钼和十二胺的复合材料中二硫化钼层间距为0.9～1.3nm。
优选的，步骤4中，退火气氛为氮气，退火温度为400-600℃，退火时间为1-3h。
一种通过上述任一项制备方法制备出的超大层间距二硫化钼/碳复合材料，超大层间距二硫化钼/碳复合物中二硫化钼层间距为0.7～1.1nm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种超大层间距二硫化钼/碳复合材料制备方法，该制备方法通过水热及退火处理的方法制备出超大层间距二硫化钼/碳复合材料；在首先通过水热法制备出MoS2粉末后，利用十二胺的插层特性，通过水热法将十二胺插入至MoS2纳米片层中，退火后，原位形成原子级别的碳，碳的引入在提高导电性的同时，撑大了MoS2的层间距，制备出了相对于现有的二硫化钼/碳复合材料，具有超大层间距的二硫化钼/碳复合材料。该方法通过调整十二胺的加入量能够调整二维材料的层间距，十二胺的加入量越多，引入的碳就越多，因此MoS2的层间距越大；所述的二维材料不仅仅是指本发明中的二硫化钼，还包括其它的二维材料，因此本发明提供了一种调控二维材料层间距，提高导电性进而实现电化学性能增强的技术思路和方法。
本发明还公开了一种超大层间距二硫化钼/碳复合材料，该复合材料中碳颗粒在二硫化钼片层中，二硫化钼层间距为0.7～1.1nm；越大的层间距在显著提高材料导电性的同时，为电子及氢气的传输提供了更为优异的传输路径，对于催化剂性能、循环寿命的提升都起到了很大的促进作用。
【附图说明】
图1为本发明的对比例制得的MoS2粉末的微观形貌和层间距。
其中，(a)图为制备的MoS2纳米片层的扫描电镜图。
(b)图为制备的MoS2纳米片层的透射电镜高分辨图。
图2为本发明的实施例2制得的MoS2/十二胺复合材料的微观形貌和层间距。
其中，(a)图为制备的MoS2/十二胺复合材料的扫描电镜图。
(b)图为制备的MoS2/十二胺复合材料的透射电镜高分辨图。
图3本发发明的实施例2制得的MoS2/碳复合材料的扫描电镜图；
图4为本发明的实施例2制得的MoS2/碳复合材料的透射电镜高分辨图。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细描述：
本发明利用两步水热法制备十二胺插层的大层间距MoS2片层，在氮气氛围下对MoS2和十二胺的复合物进行退火处理，在退火过程中十二胺原位转化为碳，最终在MoS2片层间形成碳颗粒的同时，拉大了MoS2的层间距。本发明中超大层间距MoS2/C复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)选用二水合钼酸钠和硫脲为反应物，进行充分混合，均匀分散的混合溶液，以高压釜为盛放器皿，混合溶液作为反应物，采用水热法，制备MoS2溶液。
按照摩尔比1:5混合二水合钼酸钠和硫脲，将混合物加入到去离子水中得到混合溶液，混合溶液是通过搅拌以及超声波处理得到均匀分散的溶液，待用；去离子水的用量需保证能够完全溶解二水合钼酸钠和硫脲，即能够形成混合溶液，但因水热反应釜规格的限制，去离子水的用量需≤60mL；将超声分散均匀的混合溶液倒入高压反应釜的釜衬里进行水热反应，高压釜采用特氟龙釜衬配以不锈钢釜套，反应釜的规格为100mL，水热反应温度为190-230℃，反应时间为20-28h，随炉冷却或者水冷后取出反应产物MoS2溶液，待用。
(2)对混合溶液进行清洗和烘干，得到MoS2粉末。
通过水热反应得到的MoS2溶液分别在丙酮、去离子水以及无水乙醇中清洗，以6000-1000r/min的转速各离心清洗3次，每次5-8min，得到清洗处理后的混合溶液，随后将清洗处理后的混合溶液置于真空烘箱中，在70-90℃烘干10-14h，得到MoS2粉末，待用。
(3)取上述MoS2粉末与十二胺进行充分混合，得到混合溶液，以高压釜为盛放器皿，混合溶液作为反应物，采用水热法，制备MoS2与十二胺溶液。
十二胺的添加质量控制在MoS2粉末质量的0.1％～0.5％范围内，将十二胺和MoS2粉末混合后，将混合粉末加入至去离子水中，形成混合溶液；去离子水的用量需保证能够完全溶解混合粉末，即能够形成混合溶液，但因水热反应釜规格的限制，去离子水的用量需≤60mL；将混合溶液搅拌均匀并通过超声分散后，放入反应釜衬里中，高压釜采用特氟龙釜衬配以不锈钢釜套，规格为100mL；水热反应温度为80-120℃，反应时间为3-10h，随炉冷却或者水冷后取出溶液状的反应产物，将液体状的反应产物分别在丙酮、去离子水以及无水乙醇中，以6000-1000r/min的转速各离心3-5次，每次5-8min，得到清洗处理后的混合溶液，随后将清洗处理后的混合溶液置于真空烘箱中，在70-90℃烘干10-14h，得到超大层间距的粉末状的二硫化钼和十二胺的复合材料。该步骤将十二胺插层进入到二硫化钼片层中，其中二硫化钼与十二胺复合物中二硫化钼层间距为0.9-1.3nm。
(4)通过退火得到超大层间距MoS2/C复合结构粉末。
将二硫化钼和十二胺复合材料置于退火炉中，在氮气气氛下进行退火处理；退火处理采用气氛保护退火管式炉，通入纯度为99.99％的氮气，升温速率控制在2℃/min，在400-600℃下保温1-3小时，随炉自然冷却，得到超大层间距二硫化钼/碳复合材料。经过该步的退火处理，原位形成碳颗粒，继续保存在二硫化钼片层中，形成超大层间距的二硫化钼与碳的复合材料，其中二硫化钼层间距为0.7～1.1nm。
对比例
以二水合钼酸钠和硫脲为反应物，二水合钼酸钠和硫脲的摩尔比为1:5，水热反应温度为210℃，反应时间为24h，得到MoS2溶液；将MoS2溶液在丙酮、去离子水以及无水乙醇中，以8000r/min的转速离心3次，每次5min，得到清洗处理后的混合溶液，将混合溶液在80℃烘干12h，得到MoS2粉末；将得到的MoS2粉末在氮气气氛条件下进行退火处理，退火温度为500℃，升温速率为2℃/min，保温时间为2h，随炉冷却。
如图1中的(a)图和(b)所示，本实施例中制备出的MoS2片层间距为0.64nm。
实施例1
将摩尔比为1:5的二水合钼酸钠和硫脲添加到去离子水中，搅拌均匀超声分散后得到混合溶液，混合溶液在210℃下进行水热反应，反应时间为24h，冷却后得到反应产物MoS2溶液；将MoS2溶液通过丙酮溶液以6000r/min离心清洗3次，每次清洗8min；在去离子水中通过8000r/min离心清洗3次，每次清洗6min；在无水乙醇中通过6000r/min离心清洗3次，每次清洗8min；得到清洗后的混合溶液，将清洗后的混合溶液在70℃下烘干14h，得到MoS2粉末；在MoS2粉末中添加其质量0.1％的十二胺，得到混合粉末，将混合粉末溶于去离子水中，得到混合溶液，将混合溶液在80℃下水热反应8h，得到液体状的反应产物；将该反应产物进行清洗烘干，清洗烘干的步骤和参数同上述MoS2溶液的清洗烘干步骤，烘干后得到粉末状的二硫化钼和十二胺的复合材料；将该复合材料在氮气气氛条件下进行退火处理，退火温度为500℃，退火时间为2h，随炉冷却后制得超大层间距MoS2/C复合结构粉末。
实施例2
将摩尔比为1:5的二水合钼酸钠和硫脲添加到去离子水中，搅拌均匀超声分散后得到混合溶液，混合溶液在210℃下进行水热反应，反应时间为24h，冷却后得到反应产物MoS2溶液；将MoS2溶液通过丙酮溶液以8000r/min离心清洗3次，每次清洗6min；在去离子水中通过10000r/min离心清洗3次，每次清洗5min；在无水乙醇中通过8000r/min离心清洗3次，每次清洗7min；得到清洗后的混合溶液，将清洗后的混合溶液在90℃下烘干10h，得到MoS2粉末；在MoS2粉末中添加其质量0.1％的十二胺，得到混合粉末，将混合粉末溶于去离子水中，得到混合溶液，将混合溶液在100℃下水热反应8h，得到液体状的反应产物；将该反应产物进行清洗烘干，清洗烘干的步骤和参数同上述MoS2溶液的清洗烘干步骤，烘干后得到粉末状的二硫化钼和十二胺的复合材料；将该复合材料在氮气气氛条件下进行退火处理，退火温度为500℃，退火时间为2h，随炉冷却后制得超大层间距MoS2/C复合结构粉末。
如图2中的(a)图和(b)图所示，本实例制备的MoS2/十二胺复合物中MoS2片层间距为1.1nm，退火处理后复合材料图如图3和图4所示，制备出的MoS2/C复合物中MoS2片层间距为0.98nm。
实施例3
将摩尔比为1:5的二水合钼酸钠和硫脲添加到去离子水中，搅拌均匀超声分散后得到混合溶液，混合溶液在210℃下进行水热反应，反应时间为24h，冷却后得到反应产物MoS2溶液；将MoS2溶液通过丙酮溶液以10000r/min离心清洗3次，每次清洗5min；在去离子水中通过6000r/min离心清洗3次，每次清洗8min；在无水乙醇中通过10000r/min离心清洗3次，每次清洗5min；得到清洗后的混合溶液，将清洗后的混合溶液在80℃下烘干12h，得到MoS2粉末；在MoS2粉末中添加其质量0.1％的十二胺，得到混合粉末，将混合粉末溶于去离子水中，得到混合溶液，将混合溶液在120℃下水热反应8h，得到液体状的反应产物；将该反应产物进行清洗烘干，清洗烘干的步骤和参数同上述MoS2溶液的清洗烘干步骤，烘干后得到粉末状的二硫化钼和十二胺的复合材料；将该复合材料在氮气气氛条件下进行退火处理，退火温度为500℃，退火时间为2h，随炉冷却后制得超大层间距MoS2/C复合结构粉末。
实施例4
将摩尔比为1:5的二水合钼酸钠和硫脲添加到去离子水中，搅拌均匀超声分散后得到混合溶液，混合溶液在210℃下进行水热反应，反应时间为24h，冷却后得到反应产物MoS2溶液；将MoS2溶液通过丙酮溶液以7000r/min离心清洗3次，每次清洗7min；在去离子水中通过9000r/min离心清洗3次，每次清洗7min；在无水乙醇中通过7000r/min离心清洗3次，每次清洗7min；得到清洗后的混合溶液，将清洗后的混合溶液在80℃下烘干13h，得到MoS2粉末；在MoS2粉末中添加其质量0.3％的十二胺，得到混合粉末，将混合粉末溶于去离子水中，得到混合溶液，将混合溶液在100℃下水热反应8h，得到液体状的反应产物；将该反应产物进行清洗烘干，清洗烘干的步骤和参数同上述MoS2溶液的清洗烘干步骤，烘干后得到粉末状的二硫化钼和十二胺的复合材料；将该复合材料在氮气气氛条件下进行退火处理，退火温度为500℃，退火时间为2h，随炉冷却后制得超大层间距MoS2/C复合结构粉末。
实施例5
将摩尔比为1:5的二水合钼酸钠和硫脲添加到去离子水中，搅拌均匀超声分散后得到混合溶液，混合溶液在210℃下进行水热反应，反应时间为24h，冷却后得到反应产物MoS2溶液；将MoS2溶液通过丙酮溶液以9000r/min离心清洗3次，每次清洗7min；在去离子水中通过7000r/min离心清洗3次，每次清洗6min；在无水乙醇中通过9000r/min离心清洗3次，每次清洗6min；得到清洗后的混合溶液，将清洗后的混合溶液在70℃下烘干14h，得到MoS2粉末；在MoS2粉末中添加其质量0.5％的十二胺，得到混合粉末，将混合粉末溶于去离子水中，得到混合溶液，将混合溶液在100℃下水热反应8h，得到液体状的反应产物；将该反应产物进行清洗烘干，清洗烘干的步骤和参数同上述MoS2溶液的清洗烘干步骤，烘干后得到粉末状的二硫化钼和十二胺的复合材料；将该复合材料在氮气气氛条件下进行退火处理，退火温度为500℃，退火时间为2h，随炉冷却后制得超大层间距MoS2/C复合结构粉末。
实施例6
将摩尔比为1:5的二水合钼酸钠和硫脲添加到去离子水中，搅拌均匀超声分散后得到混合溶液，混合溶液在190℃下进行水热反应，反应时间为20h，冷却后得到反应产物MoS2溶液；将MoS2溶液通过丙酮溶液以6000r/min离心清洗3次，每次清洗8min；在去离子水中通过8000r/min离心清洗3次，每次清洗6min；在无水乙醇中通过6000r/min离心清洗3次，每次清洗8min；得到清洗后的混合溶液，将清洗后的混合溶液在70℃下烘干14h，得到MoS2粉末；在MoS2粉末中添加其质量0.2％的十二胺，得到混合粉末，将混合粉末溶于去离子水中，得到混合溶液，将混合溶液在120℃下水热反应3h，得到液体状的反应产物；将该反应产物进行清洗烘干，清洗烘干的步骤和参数同上述MoS2溶液的清洗烘干步骤，烘干后得到粉末状的二硫化钼和十二胺的复合材料；将该复合材料在氮气气氛条件下进行退火处理，退火温度为400℃，退火时间为3h，随炉冷却后制得超大层间距MoS2/C复合结构粉末。
实施例7
将摩尔比为1:5的二水合钼酸钠和硫脲添加到去离子水中，搅拌均匀超声分散后得到混合溶液，混合溶液在220℃下进行水热反应，反应时间为28h，冷却后得到反应产物MoS2溶液；将MoS2溶液通过丙酮溶液以8000r/min离心清洗3次，每次清洗6min；在去离子水中通过10000r/min离心清洗3次，每次清洗5min；在无水乙醇中通过8000r/min离心清洗3次，每次清洗7min；得到清洗后的混合溶液，将清洗后的混合溶液在90℃下烘干10h，得到MoS2粉末；在MoS2粉末中添加其质量0.4％的十二胺，得到混合粉末，将混合粉末溶于去离子水中，得到混合溶液，将混合溶液在110℃下水热反应10h，得到液体状的反应产物；将该反应产物进行清洗烘干，清洗烘干的步骤和参数同上述MoS2溶液的清洗烘干步骤，烘干后得到粉末状的二硫化钼和十二胺的复合材料；将该复合材料在氮气气氛条件下进行退火处理，退火温度为600℃，退火时间为1h，随炉冷却后制得超大层间距MoS2/C复合结构粉末。
实施例8
将摩尔比为1:5的二水合钼酸钠和硫脲添加到去离子水中，搅拌均匀超声分散后得到混合溶液，混合溶液在230℃下进行水热反应，反应时间为26h，冷却后得到反应产物MoS2溶液；将MoS2溶液通过丙酮溶液以10000r/min离心清洗3次，每次清洗5min；在去离子水中通过6000r/min离心清洗3次，每次清洗8min；在无水乙醇中通过10000r/min离心清洗3次，每次清洗5min；得到清洗后的混合溶液，将清洗后的混合溶液在80℃下烘干12h，得到MoS2粉末；在MoS2粉末中添加其质量0.1％的十二胺，得到混合粉末，将混合粉末溶于去离子水中，得到混合溶液，将混合溶液在80℃下水热反应6h，得到液体状的反应产物；将该反应产物进行清洗烘干，清洗烘干的步骤和参数同上述MoS2溶液的清洗烘干步骤，烘干后得到粉末状的二硫化钼和十二胺的复合材料；将该复合材料在氮气气氛条件下进行退火处理，退火温度为600℃，退火时间为2h，随炉冷却后制得超大层间距MoS2/C复合结构粉末。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超大层间距二硫化钼/碳复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在水中混合二水合钼酸钠和硫脲，进行水热反应，反应体系冷却后得到MoS2溶液；
步骤2，将步骤1得到的MoS2溶液离心清洗后烘干，得到MoS2粉末；
步骤3，混合步骤2得到的MoS2粉末和十二胺得到混合粉末，十二胺的加入量为MoS2粉末质量的0.1％～0.5％；将混合粉末加入水中进行水热反应，反应体系冷却后得到水热反应产物，将水热反应产物离心清洗并烘干后得到粉末状的二硫化钼和十二胺的复合材料；
步骤4，将粉末状的二硫化钼和十二胺的复合材料退火处理，得到超大层间距二硫化钼/碳复合材料。
2.根据权利要求1所述的超大层间距二硫化钼/碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，二水合钼酸钠和硫脲的混合摩尔比为1:5。
3.根据权利要求1所述的超大层间距二硫化钼/碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤1中，水热反应温度为190-230℃，反应时间为20-28h。
4.根据权利要求1所述的超大层间距二硫化钼/碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中的MoS2溶液和步骤3中的水热反应产物离心清洗均通过丙酮、去离子水以及无水乙醇三种清洗液依次清洗，每种清洗液均清洗3次。
5.根据权利要求4所述的超大层间距二硫化钼/碳复合材料的制备方法，其特征在于，每次离心清洗的转速为6000-1000r/min，清洗时间为5-8min。
6.根据权利要求1所述的超大层间距二硫化钼/碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，离心产物的烘干温度为70-90℃，烘干时间为10-14h；步骤3中离心产物的烘干温度为70-90℃，烘干时间为10-14h。
7.根据权利要求1所述的超大层间距二硫化钼/碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3中，水热反应温度为80-120℃，反应时间为3-10h。
8.根据权利要求1所述的超大层间距二硫化钼/碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3得到的粉末状的二硫化钼和十二胺的复合材料中二硫化钼层间距为0.9～1.3nm。
9.根据权利要求1所述的超大层间距二硫化钼/碳复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4中，退火气氛为氮气，退火温度为400-600℃，退火时间为1-3h。
10.一种通过权利要求1-9任一项制备方法制备出的超大层间距二硫化钼/碳复合材料，其特征在于，超大层间距二硫化钼/碳复合物中二硫化钼层间距为0.7～1.1nm。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114249315A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-03-29 | 齐鲁工业大学 | 一种有机胺衍生碳与二硫化钼复合材料的制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104733716A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-06-24 | 辽宁石油化工大学 | 一种钼氧化物/氮掺杂碳复合电极材料及其制备方法 |
| CN105206807A (zh) * | 2015-09-07 | 2015-12-30 | 合肥工业大学 | 一种MoS2/C超晶格异质结纳米片自组装纳米管及其制备方法和应用 |
| CN106410136A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-02-15 | 辽宁石油化工大学 | 一种层状结构二硫化钼/碳复合材料及其制备方法与应用 |
| CN108217730A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-06-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种低温条件下水热合成二硫化钼纳米片的方法 |
| CN109273691A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-25 | 岭南师范学院 | 一种二硫化钼/氮掺杂碳复合材料及其制备方法与应用 |
| CN109721063A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-05-07 | 包头协同纳米新材科技有限公司 | 表面与内层修饰的无机片层状纳米材料及其制法与应用 |
| CN110526294A (zh) * | 2019-09-24 | 2019-12-03 | 暨南大学 | 一种抗烧结二硫化钼的合成方法和应用 |
-
2019
- 2019-12-04 CN CN201911228430.8A patent/CN111111702A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104733716A (zh) * | 2014-12-04 | 2015-06-24 | 辽宁石油化工大学 | 一种钼氧化物/氮掺杂碳复合电极材料及其制备方法 |
| CN105206807A (zh) * | 2015-09-07 | 2015-12-30 | 合肥工业大学 | 一种MoS2/C超晶格异质结纳米片自组装纳米管及其制备方法和应用 |
| CN106410136A (zh) * | 2016-09-28 | 2017-02-15 | 辽宁石油化工大学 | 一种层状结构二硫化钼/碳复合材料及其制备方法与应用 |
| CN108217730A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-06-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种低温条件下水热合成二硫化钼纳米片的方法 |
| CN109273691A (zh) * | 2018-09-25 | 2019-01-25 | 岭南师范学院 | 一种二硫化钼/氮掺杂碳复合材料及其制备方法与应用 |
| CN109721063A (zh) * | 2018-11-19 | 2019-05-07 | 包头协同纳米新材科技有限公司 | 表面与内层修饰的无机片层状纳米材料及其制法与应用 |
| CN110526294A (zh) * | 2019-09-24 | 2019-12-03 | 暨南大学 | 一种抗烧结二硫化钼的合成方法和应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| WANG, XUEFENG ET AL.: "Guest-host interactions and their impacts on structure and performance of nano-MoS2", 《NANOSCALE》 * |
| 黄磊: "二硫化钼插层化合物的制备及电化学性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114249315A (zh) * | 2021-12-30 | 2022-03-29 | 齐鲁工业大学 | 一种有机胺衍生碳与二硫化钼复合材料的制备方法 |
| CN114249315B (zh) * | 2021-12-30 | 2023-08-29 | 齐鲁工业大学 | 一种有机胺衍生碳与二硫化钼复合材料的制备方法 |
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