CN114192168A - 一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器及其合成方法和应用 - Google Patents
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器及其合成方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114192168A CN114192168A CN202111387633.9A CN202111387633A CN114192168A CN 114192168 A CN114192168 A CN 114192168A CN 202111387633 A CN202111387633 A CN 202111387633A CN 114192168 A CN114192168 A CN 114192168A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- monodisperse
- mos
- nano
- heating
- mmol
- 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.)
- Pending
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 56
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 52
- 238000009830 intercalation Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 230000002687 intercalation Effects 0.000 title claims abstract description 38
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 title claims description 34
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 title claims description 31
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 title claims description 25
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 21
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 148
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 57
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229910016002 MoS2a Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000000693 micelle Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 83
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 52
- UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N thiourea Chemical compound NC(N)=S UMGDCJDMYOKAJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 52
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 claims description 39
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 28
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims description 28
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 28
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Natural products NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 238000004729 solvothermal method Methods 0.000 claims description 26
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 claims description 24
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 24
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 235000015393 sodium molybdate Nutrition 0.000 claims description 17
- 239000011684 sodium molybdate Substances 0.000 claims description 17
- TVXXNOYZHKPKGW-UHFFFAOYSA-N sodium molybdate (anhydrous) Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O TVXXNOYZHKPKGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- KHSLHYAUZSPBIU-UHFFFAOYSA-M benzododecinium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)CC1=CC=CC=C1 KHSLHYAUZSPBIU-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 15
- 150000002751 molybdenum Chemical class 0.000 claims description 12
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 claims description 11
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P ammonium molybdate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-][Mo]([O-])(=O)=O APUPEJJSWDHEBO-UHFFFAOYSA-P 0.000 claims description 8
- 235000018660 ammonium molybdate Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000011609 ammonium molybdate Substances 0.000 claims description 8
- 229940010552 ammonium molybdate Drugs 0.000 claims description 8
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 7
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N caprylic alcohol Natural products CCCCCCCCO KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- BBMCTIGTTCKYKF-UHFFFAOYSA-N 1-heptanol Chemical compound CCCCCCCO BBMCTIGTTCKYKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 4
- ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N hexan-1-ol Chemical compound CCCCCCO ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 3
- JBIROUFYLSSYDX-UHFFFAOYSA-M benzododecinium chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)CC1=CC=CC=C1 JBIROUFYLSSYDX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N n-Octanol Natural products CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 3
- WOWHHFRSBJGXCM-UHFFFAOYSA-M cetyltrimethylammonium chloride Chemical compound [Cl-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C WOWHHFRSBJGXCM-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 29
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 24
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 17
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 12
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 8
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 6
- 238000004088 simulation Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 102
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 53
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 44
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 27
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 22
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 22
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 21
- 238000000445 field-emission scanning electron microscopy Methods 0.000 description 18
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 10
- 238000002173 high-resolution transmission electron microscopy Methods 0.000 description 8
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 8
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 7
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- XJWSAJYUBXQQDR-UHFFFAOYSA-M dodecyltrimethylammonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C XJWSAJYUBXQQDR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010411 electrocatalyst Substances 0.000 description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 239000011165 3D composite Substances 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000006880 cross-coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000000840 electrochemical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000003411 electrode reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 230000005923 long-lasting effect Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000135 prohibitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 238000005211 surface analysis Methods 0.000 description 1
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000006276 transfer reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/02—Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
- B01J27/04—Sulfides
- B01J27/047—Sulfides with chromium, molybdenum, tungsten or polonium
- B01J27/051—Molybdenum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/18—Carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/33—Electric or magnetic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/391—Physical properties of the active metal ingredient
- B01J35/394—Metal dispersion value, e.g. percentage or fraction
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
本发明属于过渡金属材料微结构精准调控领域，涉及一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器及其合成方法和应用。通过严格控制胶束前期的形成和后期的生长过程、以及梯度调制前驱体的热处理工艺，精准制备出具有分子级碳插层的单分散体型MoS2/C纳米反应器：制备的纳米反应器具有单分散、粒径均匀、壁厚可调、核大小可调、富硫空位的特点。有限元模拟分析表明：不同几何构型的材料具有差异的介观流体传质行为，包括流体流速和压力场分布，这将直接决定材料的催化动力学过程，所制备的纳米反应器也由此展现出不同的电催化水氧化性能，该纳米反应器可作为非碳基催化剂宿主，用于制备高活性和高稳定性的单原子和多原子催化剂。
Description
技术领域
本发明属于过渡金属材料微结构精准调控领域，涉及一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器及其合成方法和应用。
背景技术
电化学精炼技术包括二氧化碳还原、氮还原、氧还原、电解水和金属空气电池等是实现碳中和的可持续途径，其中发生在阳极的电化学产氧反应表现出巨大的应用潜力。但水氧化过程中通常涉及多步的电极反应，需要克服较大的能垒，导致缓慢的动力学氧化反应。尽管贵金属表现出高效的催化活性，但这类催化剂稀缺和昂贵的特点使其大范围和长久应用成为障碍。基于此，设计高活性和高稳定性的非贵金属基催化剂显得极为重要和迫切。
我国具有丰富的钼矿资源优势，洛阳的三道庄钼矿是已探明世界钼储量最大的钼矿，钼及相关材料是我国极为宝贵的战略资产，但在相关生产企业中，仍存在如何提高钼的科技含量和技术竞争力问题。类石墨烯结构的MoS2是钼基材料的典型代表，具有优异的电子特性，在电化学催化方面具有巨大的应用潜力。研究人员已经合成各种二维MoS2材料，然而，在电极制备过程中由于材料本身的范德华力，容易因再次团聚失活，同时在电催化反应过程中容易发生结构破坏导致活性材料流失，这些因素对高活性和高稳定硫化钼基催化剂的开发极其不利（Energ. Environ. Sci., 2016, 9, 1190）。
优化电极表面的电解液传质和催化剂中的活性位点是解决以上难题的有效策略。对于发生在气-液-固三相界面上的电化学水氧化过程来说，宏观层面的流体传质目前已经得到很大的改善（Nat. Catal., 2020, 3, 125; Nat. Commun., 2020, 11, 1731），但介尺度（宏观和微观之间：纳米-毫米）的流体传质仍需要进一步的优化。在这种情况下，介观传质过程将成为类石墨烯MoS2催化剂水氧化反应的决速因素。为了最大限度地提高活性材料催化效率及稳定性，需要设计具有高电解质渗透性的体型开放式结构，对体型复杂结构的精确控制能够保留二维材料的优异特性，同时避免多层堆叠，以此保持催化反应活性和稳定性。如文献（J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 12600）所述：可利用电化学刻蚀的方法，制备了三维有序交联Pt纳米管，得益于独特的交叉偶联结构，催化剂的介观传质得到一定的提高；又如：专利（CN108014820A）报道了一种具有纳米多层膜结构的二硫化钼电催化剂及其制备方法，利用拉膜法制备出的催化剂具有新型的纳米多层膜结构；再如专利（CN113026053A）公开了一种石墨烯/碳化硅三维复合气凝胶的制备及其负载二硫化钼电催化剂，利用原位化学气相沉积法制备石墨烯/碳化硅和二硫化钼的三维复合材料用于电催化。
以上方法虽然实现了材料电化学水氧化性能的提升，但在具有高活性位点的催化剂的精准合成方面仍存在：1）对于兼具分子级碳插层和硫空位高活性材料的几何构型不能有效控制；2）尺寸均一性和单分散效果不佳，这直接导致催化剂的介观传质效率受到影响，也难以真实显示出催化剂的“构-效关系”。
发明内容
为解决上述技术问题，发明提出一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器及其合成方法和应用。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的合成方法，步骤如下：
（1）配制钼盐的水相溶液，于室温下将葡萄糖加入钼盐的水相溶液，实现溶液粘度的调节，得溶液Ⅰ；
（2）配置阳离子表面活性剂（CSAA）的油相溶液：室温下将阳离子表面活性剂分散至两种不同碳链长度的油相醇，实现表面活性剂的形态的控制，得溶液Ⅱ；
（3）将步骤（1）的溶液Ⅰ逐滴加入到步骤（2）的溶液Ⅱ中，控制胶束的反转，胶束形态由油包水型、变成临界型、最后变为水包油型；随后加入盐酸和硫脲，经梯度溶剂热反应，得单分散体型MoS2/CSAA前驱体；
（4）将步骤（3）的单分散体型MoS2/CSAA前驱体进行梯度热处理，即得单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器。
所述步骤（1）中钼盐为钼酸钠或钼酸铵，其浓度为0.01-1 mmol/mL；葡萄糖与钼盐的物质的量比为（0.1-10）:1，葡萄糖为水相溶液的粘度调节剂。
所述步骤（2）中阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵或十二烷基二甲基苄基氯化铵中的任一种；油相为两种不同碳链长度的油相醇，其中一种油相醇为正丁醇，另一种油相醇为正戊醇、正己醇、丙三醇、正庚醇、乙二醇、正辛醇、异丙醇中的任一种；正丁醇与另一种油相醇的体积比为1：（0.02-2）。
所述步骤（3）中溶液Ⅰ与溶液Ⅱ的体积比为（150-500）：100；盐酸与溶液Ⅰ中水相的体积比为（0.002-1）：10；加入硫脲的量和钼盐的量摩尔比为（3-30）：1。
所述步骤（3）中梯度溶剂热反应的条件为，A阶段：160 ℃反应2-12 h，B阶段220℃反应12-72 h。
所述步骤（4）中梯度热处理的反应条件为，A阶段：氩气氛围管式炉中180-300 ℃热处理1-5 h（阳离子表面活性剂缓慢分解）；B阶段：升温至300-500 ℃热处理3-5 h（分解的表面活性剂发生聚合）；C阶段：升温至700 ℃保持0.5-8 h（使聚合物在层间原位碳化），升温速度为0.5-2 ℃/min。
上述的方法合成的单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器，所述纳米反应器为形貌和尺寸均一的单分散空心、核壳和实心构型纳米反应器，且兼具单分子层的碳插层和富硫空位特点，显示出不同的介观传质特性；其中空心构型纳米反应器直径为750 nm，壁厚可分别调控为20，40和75 nm；核壳结构型米反应器的直径为650 nm，壁厚为20 nm，内核尺寸可分别调控为210，300和380 nm；实心构型纳米反应器的直径为540 nm。
上述的单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器在电化学水氧化中的应用，空心结构材料集介观流体传质和催化位点于一身，在电化学析氧反应中表现出优异的催化效率。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用胶束限域的材料合成技术，以葡萄糖为水溶液的粘度调节剂，两种长链醇为油相，通过控制胶束前期的形态和后期的梯度生长，可精准合成出形貌和尺寸可控的单分散空心、核壳和实心构型的MoS2/C纳米反应器，其中：空心构型纳米反应器直径为750 nm，壁厚可分别调控为20，40和75 nm；核壳结构型米反应器的直径为650 nm，壁厚为20nm，内核尺寸可分别调控为210，300和380 nm；实心构型纳米反应器的直径为540 nm；
2、本发明制备的三种纳米反应器具有差异的流体介观传质性质，其中，空心构型表现出最优的介观传质行为；
3、本发明制备的前驱体，经过梯度热处理，单分子层碳可原位插入到MoS2的（002）晶面，将常规的0.62 nm间距扩展至0.96 nm，同时产生丰富的硫空位，得到富硫空位MoS2/C纳米反应器，在此过程中，MoS2材料的惰性基面被有效激活，催化活性位点增加；
4、本发明提供一种通过同时调控材料介观传质和活性位点，达到高效调制电化学水氧化过程的普适性方法，该材料兼顾流体传质和表面反应的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1中MoS2-CSAA前驱体的场发射扫描电子显微镜（FESEM）照片。
图2为实施例1中MoS2-CSAA前驱体的高分辨透射电子显微镜（TEM）照片。
图3为实施例1中MoS2-C纳米反应器的场发射扫描电子显微镜（FESEM）照片。
图4为实施例1的粒径分布图。
图5为实施例1中MoS2-C纳米反应器的高分辨透射电子显微镜（TEM）照片。
图6为实施例2中MoS2-C纳米反应器的场发射扫描电子显微镜（FESEM）照片。
图7为实施例2的粒径分布图。
图8为实施例2中MoS2-C纳米反应器的高分辨透射电子显微镜（TEM）照片。
图9为实施例2中MoS2-C纳米反应器的HAADF和EDS面分析照片。
图10为实施例3中MoS2-C纳米反应器的场发射扫描电子显微镜（FESEM）照片。
图11为实施例3的粒径分布图。
图12为实施例3中MoS2-C纳米反应器的高分辨透射电子显微镜（TEM）照片。
图13为实施例4中MoS2-C纳米反应器的场发射扫描电子显微镜（FESEM）照片。
图14为实施例4的粒径分布图。
图15为实施例4中MoS2-C纳米反应器的高分辨透射电子显微镜（TEM）照片。
图16为实施例5中MoS2-C纳米反应器的场发射扫描电子显微镜（FESEM）照片。
图17为实施例5的粒径分布图。
图18为实施例5中MoS2-C纳米反应器的高分辨透射电子显微镜（TEM）照片。
图19为实施例6中MoS2-C纳米反应器的场发射扫描电子显微镜（FESEM）照片。
图20为实施例6的粒径分布图。
图21为实施例6中MoS2-C纳米反应器的高分辨透射电子显微镜（TEM）照片。
图22为实施例7中MoS2-C纳米反应器的场发射扫描电子显微镜（FESEM）照片。
图23为实施例7的粒径分布图。
图24为实施例7中MoS2-C纳米反应器的高分辨透射电子显微镜（TEM）照片。
图25为实施例1至实施例7的XRD图谱。
图26为实施例7（图26-a）、实施例4（图26-b）、实施例1（图26-c）的有限元示意图图。
图27为实施例7（图27-a、d）、实施例4（图27-b、e）、实施例1（图27-c、f）的有限元模拟流速图。
图28为实施例7（图28-a、b）、实施例4（图28-c、d）、实施例1（图28-e、f）的有限元模拟速度场和压力场2D分布图。
图29为实施例1至7的线性循环伏安曲线。
图30为实施例1至7的塔菲尔斜率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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付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。
实施例1
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将5 mmol钼酸钠溶解在50 mL去离子水中，然后加入1 mmol葡萄糖得到水相溶液；将20 mL正丁醇和10 mL丙三醇混合均匀，然后加入15 mmol十二烷基二甲基苄基溴化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入5 mL12M盐酸和30 mmol硫脲，搅拌3 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应2 h，然后升温至220 ℃继续反应72 h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为1 ℃/min，先升温至300 ℃保持3 h，然后升温至400℃，保温3h，最后升温至700℃，保温5 h得到体型MoS2/C纳米反应器。图1为MoS2/CSAA前驱体的扫描电镜和粒径分布，从图中可以看到前驱体的平均粒径为0.84 μm，呈现单分散均匀分布的状态。图2为从MoS2/CSAA前驱体的透射电镜可以看到硫化钼层间有1.1 nm的扩展层存在，证明碳插层在前驱体中的成功引入。图3的FESEM和图5的TEM可以观测到是梯度热处理得到的材料是均匀的空心结构，壁厚约为20 nm，硫化钼层间有0.96 nm的扩展层存在，证明梯度热处理后，单分子层碳成功插入硫化钼的（002）层间。从图4的粒径分布统计得该材料的平均粒径为0.75 μm。
实施例2
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将1 mmol钼酸铵溶解在50 mL去离子水中，然后加入1 mmol葡萄糖得到水相溶液；将20 mL正丁醇和10 mL异丙醇混合均匀，然后加入15 mmol十二烷基二甲基苄基溴化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入4 mL12M盐酸和30 mmol硫脲，搅拌3 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应2 h，然后升温至220 ℃继续反应72 h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为1 ℃/min，先升温至300 ℃保持3 h，然后升温至400℃，保温3h，最后升温至700℃，保温5 h得到体型MoS2/C纳米反应器。从图6的FESEM和图8的TEM可以观测到是上述方法合成的材料是均匀的空心结构，壁厚约为40 nm，硫化钼层间有0.96 nm的扩展层存在，证明梯度热处理后，单分子层碳成功的插入硫化钼的（002）层间。从图7的粒径分布统计得该材料的平均粒径为0.75 μm。从图9的HAADF和EDS 面分析照片中可以看到Mo、C、S三种元素均匀分布。
实施例3
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将10 mmol钼酸铵溶解在100 mL去离子水中，然后加入1 mmol葡萄糖得到水相溶液；将20 mL正丁醇和10 mL异丙醇混合均匀，然后加入15 mmol十二烷基二甲基苄基溴化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入5 mL12M盐酸和30 mmol硫脲，搅拌3 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应2 h，然后升温至220 ℃继续反应72h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为1 ℃/min，先升温至300 ℃保持3 h，然后升温至400℃，保温3 h，最后升温至700℃，保温5 h得到体型MoS2/C纳米反应器。从图10的扫描电镜和图12的透射电镜可以观测到是上述方法合成的材料是均匀的空心结构，壁厚约为75 nm，硫化钼层间有0.96 nm的扩展层存在，证明梯度热处理后，单分子层碳成功插入硫化钼的（002）层间。从图11的粒径分布统计得该材料的平均粒径为0.75 μm。
实施例4
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将10 mmol钼酸钠溶解在300 mL去离子水中，然后加入5 mmol葡萄糖得到水相溶液；将100 mL正丁醇和50 mL乙二醇混合均匀，然后加入15 mmol十六烷基三甲基溴化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入1 mL12M盐酸和30 mmol硫脲，搅拌3 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应2 h，然后升温至220 ℃继续反应72 h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为1 ℃/min，先升温至300 ℃保持3 h，然后升温至400℃，保温3h，最后升温至700℃，保温5 h得到体型MoS2/C纳米反应器。从图13的扫描电镜和图15的透射电镜可以观测到是上述方法合成的材料是均匀的核壳结构，壁厚约为20 nm，核尺寸约为380 nm，硫化钼层间有0.96 nm的扩展层存在，证明梯度热处理后，单分子层碳成功插入硫化钼的（002）层间。从图14的粒径分布统计得该材料的平均粒径为0.65 μm。
实施例5
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将10 mmol钼酸钠溶解在300 mL去离子水中，然后加入5 mmol葡萄糖得到水相溶液；将100 mL正丁醇和50 mL丙三醇混合均匀，然后加入15 mmol十二烷基二甲基苄基溴化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入3 mL12M盐酸和30mmol硫脲，搅拌3 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应2 h，然后升温至220 ℃继续反应72 h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为1 ℃/min，先升温至300 ℃保持3 h，然后升温至400℃，保温3 h，最后升温至700℃，保温5 h得到体型MoS2/C纳米反应器。从图16的扫描电镜和图18的透射电镜可以观测到是上述方法合成的材料是均匀的核壳结构，壁厚约为20 nm，核尺寸约为300 nm，硫化钼层间有0.96 nm的扩展层存在，证明梯度热处理后，单分子层碳成功插入硫化钼的（002）层间。从图17的粒径分布统计得该材料的平均粒径为0.65 μm。
实施例6
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将10 mmol钼酸钠溶解在50 mL去离子水中，然后加入1 mmol葡萄糖得到水相溶液；将20 mL正丁醇和10 mL丙三醇混合均匀，然后加入15 mmol十二烷基二甲基苄基溴化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入1 mL12M盐酸和30 mmol硫脲，搅拌3 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应2 h，然后升温至220 ℃继续反应72h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为1 ℃/min，先升温至300 ℃保持3 h，然后升温至400℃，保温3 h，最后升温至700℃，保温5 h得到体型MoS2/C纳米反应器。从图19的扫描电镜和图21的透射电镜可以观测到是上述方法合成的材料是均匀的核壳结构，壁厚约为20 nm，核尺寸约为210 nm，硫化钼层间有0.96 nm的扩展层存在，证明梯度热处理后，单分子层碳成功插入硫化钼的（002）层间。从图20的粒径分布统计得该材料的平均粒径为0.65 μm。
实施例7
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将10 mmol钼酸钠溶解在300 mL去离子水中，然后加入5 mmol葡萄糖得到水相溶液；将100 mL正丁醇和50 mL异丙醇混合均匀，然后加入15 mmol十六烷基三甲基溴化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入0.1 mL12M盐酸和30 mmol硫脲，搅拌3 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应12 h，然后升温至220 ℃继续反应12h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为2 ℃/min，先升温至200 ℃保持2 h，然后升温至500℃，保温3 h，最后升温至700℃，保温5 h得到体型MoS2/C纳米反应器。从图22的扫描电镜和图24的透射电镜可以观测到是上述方法合成的材料是均匀的实心球状结构，硫化钼层间有0.96nm的扩展层存在，证明梯度热处理后，单分子层碳成功插入硫化钼的（002）层间。从图23的粒径分布统计得该材料的平均粒径为0.54 μm。
实施例8
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将10 mmol钼酸铵溶解在100 mL去离子水中，然后加入1 mmol葡萄糖得到水相溶液；将20 mL正丁醇和20 mL异丙醇混合均匀，然后加入15 mmol十二烷基二甲基苄基溴化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入5 mL12M盐酸和30 mmol硫脲，搅拌3 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应2 h，然后升温至220 ℃继续反应72h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为1 ℃/min，先升温至300 ℃保持3 h，然后升温至400℃，保温3 h，最后升温至700℃，保温5 h得到体型空心MoS2/C纳米反应器。
实施例9
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将10 mmol钼酸钠溶解在100 mL去离子水中，然后加入1 mmol葡萄糖得到水相溶液；将20 mL正丁醇和20 mL异丙醇混合均匀，然后加入15 mmol十二烷基二甲基苄基溴化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入5 mL12M盐酸和30 mmol硫脲，搅拌3 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应2 h，然后升温至220 ℃继续反应72h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为1 ℃/min，先升温至300 ℃保持5 h，然后升温至400℃，保温3 h，最后升温至700℃，保温8 h得到体型空心MoS2/C纳米反应器。
实施例10
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将10 mmol钼酸钠溶解在100 mL去离子水中，然后加入1 mmol葡萄糖得到水相溶液；将20 mL正丁醇和20 mL异丙醇混合均匀，然后加入15 mmol十二烷基三甲基溴化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入5 mL12M盐酸和30 mmol硫脲，搅拌3 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应2 h，然后升温至220 ℃继续反应72 h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为2 ℃/min，先升温至180 ℃保持1 h，然后升温至300 ℃，保温3 h，最后升温至700℃，保温8 h得到体型空心MoS2/C纳米反应器。
实施例11
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将50 mmol钼酸钠溶解在50 mL去离子水中，然后加入1 mmol葡萄糖得到水相溶液；将20 mL正丁醇和20 mL异丙醇混合均匀，然后加入15 mmol十二烷基三甲基溴化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入2 mL12M盐酸和150 mmol硫脲，搅拌3 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应2 h，然后升温至220 ℃继续反应72 h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为2 ℃/min，先升温至180 ℃保持1 h，然后升温至300 ℃，保温3 h，最后升温至700℃，保温8 h得到体型空心MoS2/C纳米反应器。
实施例12
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将10 mmol钼酸钠溶解在100 mL去离子水中，然后加入1 mmol葡萄糖得到水相溶液；将20 mL正丁醇和20 mL异丙醇混合均匀，然后加入15 mmol十二烷基三甲基溴化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入5 mL12M盐酸和30 mmol硫脲，搅拌5 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应12 h，然后升温至220 ℃继续反应12 h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为2 ℃/min，先升温至180 ℃保持1 h，然后升温至300 ℃，保温3 h，最后升温至700℃，保温8 h得到体型空心MoS2/C纳米反应器。
实施例13
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将0.5 mmol钼酸钠溶解在50 mL去离子水中，然后加入0.5 mmol葡萄糖得到水相溶液；将20 mL正丁醇和10 mL丙三醇混合均匀，然后加入15 mmol十二烷基二甲基苄基溴化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入5 mL12M盐酸和15mmol硫脲，搅拌3 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应2 h，然后升温至220 ℃继续反应72 h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为1 ℃/min，先升温至300 ℃保持3 h，然后升温至400℃，保温3 h，最后升温至700℃，保温5 h得到体型空心MoS2/C纳米反应器。
实施例14
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将50 mmol钼酸铵溶解在50 mL去离子水中，然后加入5 mmol葡萄糖得到水相溶液；将20 mL正丁醇和10 mL异丙醇混合均匀，然后加入15 mmol十二烷基二甲基苄基溴化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入4 mL12M盐酸和150mmol硫脲，搅拌3 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应2 h，然后升温至220 ℃继续反应72 h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为1 ℃/min，先升温至300 ℃保持3 h，然后升温至400℃，保温3 h，最后升温至700℃，保温5 h得到体型空心MoS2/C纳米反应器。
实施例15
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将10 mmol钼酸铵溶解在15 mL去离子水中，然后加入1 mmol葡萄糖得到水相溶液；将5 mL正丁醇和10 mL异丙醇混合均匀，然后加入15 mmol十二烷基二甲基苄基氯化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入5 mL12M盐酸和30 mmol硫脲，搅拌3 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应2 h，然后升温至220 ℃继续反应72h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为1 ℃/min，先升温至300 ℃保持3 h，然后升温至400℃，保温3 h，最后升温至700℃，保温5 h得到体型空心MoS2/C纳米反应器。
实施例16
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将10 mmol钼酸钠溶解在300 mL去离子水中，然后加入5 mmol葡萄糖得到水相溶液；将50 mL正丁醇和100 mL正辛醇混合均匀，然后加入15 mmol十六烷基三甲基溴化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入1 mL12M盐酸和30 mmol硫脲，搅拌3 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应2 h，然后升温至220 ℃继续反应72 h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为1 ℃/min，先升温至300 ℃保持3 h，然后升温至400℃，保温3h，最后升温至700℃，保温5 h得到体型核壳MoS2/C纳米反应器。
实施例17
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将10 mmol钼酸钠溶解在300 mL去离子水中，然后加入5 mmol葡萄糖得到水相溶液；将100 mL正丁醇和50 mL异丙醇混合均匀，然后加入15 mmol十二烷基二甲基苄基溴化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入3 mL12M盐酸和1mmol硫脲，搅拌3 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应2 h，然后升温至220 ℃继续反应72 h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为1 ℃/min，先升温至300 ℃保持3 h，然后升温至400℃，保温3 h，最后升温至700℃，保温5 h得到体型空心MoS2/C纳米反应器。
实施例18
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将10 mmol钼酸钠溶解在50 mL去离子水中，然后加入1 mmol葡萄糖得到水相溶液；将20 mL正丁醇和10 mL丙三醇混合均匀，然后加入15 mmol十二烷基二甲基苄基溴化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入1 mL12M盐酸和30 mmol硫脲，搅拌3 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应2 h，然后升温至220 ℃继续反应72h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为1 ℃/min，先升温至300 ℃保持3 h，然后升温至400℃，保温3 h，最后升温至700℃，保温5 h得到体型核壳MoS2/C纳米反应器。
实施例19
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将10 mmol钼酸钠溶解在300 mL去离子水中，然后加入5 mmol葡萄糖得到水相溶液；将100 mL正丁醇和50 mL正戊醇混合均匀，然后加入15 mmol十六烷基三甲基溴化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入0.01 mL12M盐酸和15mmol硫脲，搅拌3 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应12 h，然后升温至220 ℃继续反应12 h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为2 ℃/min，先升温至200 ℃保持2 h，然后升温至500℃，保温3 h，最后升温至700℃，保温5 h得到体型实心MoS2/C纳米反应器。
实施例20
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将10 mmol钼酸铵溶解在100 mL去离子水中，然后加入1 mmol葡萄糖得到水相溶液；将20 mL正丁醇和20 mL异丙醇混合均匀，然后加入15 mmol十二烷基二甲基苄基溴化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入5 mL12M盐酸和30 mmol硫脲，搅拌3 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应2 h，然后升温至220 ℃继续反应72h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为1 ℃/min，先升温至300 ℃保持3 h，然后升温至400℃，保温3 h，最后升温至700℃，保温5 h得到体型空心MoS2/C纳米反应器。
实施例21
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将10 mmol钼酸钠溶解在100 mL去离子水中，然后加入1 mmol葡萄糖得到水相溶液；将20 mL正丁醇和20 mL异丙醇混合均匀，然后加入15 mmol十二烷基二甲基苄基溴化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入5 mL12M盐酸和30 mmol硫脲，搅拌3 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应2 h，然后升温至220 ℃继续反应72h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为1 ℃/min，先升温至300 ℃保持1 h，然后升温至400℃，保温3 h，最后升温至700℃，保温0.5 h得到体型空心MoS2/C纳米反应器。
实施例22
一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的精准合成方法，步骤如下：
将10 mmol钼酸钠溶解在100 mL去离子水中，然后加入1 mmol葡萄糖得到水相溶液；将20 mL正丁醇和20 mL异丙醇混合均匀，然后加入15 mmol十二烷基三甲基溴化铵得到油相溶液；将水相溶液滴加到油相溶液中，搅拌2 h后依次加入5 mL12M盐酸和30 mmol硫脲，搅拌3 h后进行溶剂热反应；先在160 ℃下反应2 h，然后升温至220 ℃继续反应72 h；离心洗涤后得到单分散体型MoS2/CSAA前驱体；对前驱体进行梯度热处理，具体为：氩气氛围下管式炉中，升温的速度为2 ℃/min，先升温至180 ℃保持1 h，然后升温至500 ℃，保温3 h，最后升温至700℃，保温8 h得到体型空心MoS2/C纳米反应器。
实施效果例
图25的XRD图谱可以证明本发明合成的MoS2/C纳米反应器均为单分子层碳插层的MoS2/C复合材料。
通过图26有限元模拟示意图和图27有限元模拟流速图对比可知空心构型表现出最优的介观流体传质行为，图28的2D流速场和压力场图也进一步证实了微结构调控的必要性。
按照常规电催化剂的测试方法，对实施例1至7制备的单分散MoS2-C纳米反应器进行电化学测试，得到LSV曲线（图29）和塔菲尔斜率图（图30），可以看出MoS2/C纳米反应器均有较好的电化学水氧化性能。
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 (8)
1.一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器的合成方法，其特征在于，步骤如下：
（1）配制钼盐的水相溶液，于室温下将葡萄糖加入钼盐的水相溶液，得溶液Ⅰ；
（2）配置阳离子表面活性剂的油相溶液，室温下将阳离子表面活性剂（CSAA）分散至油相溶液中，得溶液Ⅱ；
（3）将步骤（1）的溶液Ⅰ逐滴加入到步骤（2）的溶液Ⅱ中，控制胶束的反转，随后加入盐酸和硫脲，经梯度溶剂热反应，得单分散体型MoS2/CSAA前驱体；
（4）将步骤（3）的单分散体型MoS2/CSAA前驱体进行梯度热处理，即得单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器。
2. 根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述步骤（1）中钼盐为钼酸钠或钼酸铵，其浓度为0.01-1 mmol/mL；葡萄糖与钼盐的物质的量比为（0.1-10）:1。
3.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述步骤（2）中阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵或十二烷基二甲基苄基氯化铵中的任一种；油相为两种不同碳链长度的油相醇，其中一种油相醇为正丁醇，另一种油相醇为正戊醇、正己醇、丙三醇、正庚醇、乙二醇、正辛醇、异丙醇中的任一种；正丁醇与另一种油相醇的体积比为1：（0.02-2）。
4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述步骤（3）中溶液Ⅰ与溶液Ⅱ的体积比为（150-500）：100；盐酸和溶液Ⅰ中水相的体积比为（0.002-1）：10；加入硫脲的量和钼盐的量摩尔比为（3-30）：1。
5. 根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述步骤（3）中梯度溶剂热反应的条件为，A阶段：160 ℃反应2-12 h，B阶段220 ℃反应12-72 h。
6. 根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于：所述步骤（4）中梯度热处理的反应条件为，A阶段：氩气氛围管式炉中180-300 ℃热处理1-5 h；B阶段：升温至300-500 ℃热处理3-5 h；C阶段：升温至700 ℃保持0.5-8 h；升温速度为0.5-2 ℃/min。
7. 权利要求1-6任一项所述的方法合成的单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器，其特征在于：所述纳米反应器为形貌和尺寸均一的单分散空心、核壳和实心构型纳米反应器，且兼具单分子层的碳插层和富硫空位特点，显示出不同的介观传质特性；其中空心构型纳米反应器直径为750 nm，壁厚可分别调控为20，40和75 nm；核壳结构型米反应器的直径为650 nm，壁厚为20 nm，内核尺寸可分别调控为210，300和380 nm；实心构型纳米反应器的直径为540 nm。
8.权利要求7所述的单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器在电化学水氧化中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111387633.9A CN114192168A (zh) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | 一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器及其合成方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111387633.9A CN114192168A (zh) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | 一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器及其合成方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114192168A true CN114192168A (zh) | 2022-03-18 |
Family
ID=80648194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111387633.9A Pending CN114192168A (zh) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | 一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器及其合成方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114192168A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114975941A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-08-30 | 郑州轻工业大学 | 一种龟背竹状MoOx/MoS2/C杂化材料及其制备方法和应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104495937A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-08 | 中国地质大学（武汉） | 一种碳掺杂的二硫化钼纳米材料的制备方法 |
| CN106964371A (zh) * | 2017-04-07 | 2017-07-21 | 中国科学院化学研究所 | 一种多孔碳负载二硫化钼纳米片复合材料及其制备方法与应用 |
| CN108212178A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-06-29 | 郑州大学 | 二硫化钼/碳复合材料的制备方法、催化剂及其制备方法 |
| CN108970625A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-12-11 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种用于制备燃料电池用氢的非晶相催化剂及制备方法 |
| CN112331834A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-02-05 | 郑州轻工业大学 | 一种灯泡状O-MXn/C纳米反应器及其制备方法和应用 |
| CN112337457A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-02-09 | 郑州轻工业大学 | 一种Mo掺杂HNb3O8纳米片的制备方法及应用 |
-
2021
- 2021-11-22 CN CN202111387633.9A patent/CN114192168A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104495937A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-08 | 中国地质大学（武汉） | 一种碳掺杂的二硫化钼纳米材料的制备方法 |
| CN106964371A (zh) * | 2017-04-07 | 2017-07-21 | 中国科学院化学研究所 | 一种多孔碳负载二硫化钼纳米片复合材料及其制备方法与应用 |
| CN108212178A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-06-29 | 郑州大学 | 二硫化钼/碳复合材料的制备方法、催化剂及其制备方法 |
| CN108970625A (zh) * | 2018-07-23 | 2018-12-11 | 成都新柯力化工科技有限公司 | 一种用于制备燃料电池用氢的非晶相催化剂及制备方法 |
| CN112337457A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-02-09 | 郑州轻工业大学 | 一种Mo掺杂HNb3O8纳米片的制备方法及应用 |
| CN112331834A (zh) * | 2020-11-12 | 2021-02-05 | 郑州轻工业大学 | 一种灯泡状O-MXn/C纳米反应器及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| FEILONG GONG等: "Boosting high-rate Li storage of bulb-like O-MoS2@C nanoreactors with sulfur vacancies and carbon", 《COLLOIDS AND SURFACES A: PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS》, pages 126406 * |
| FEILONG GONG等: "Modulation of Mo–Fe–C Sites Over Mesoscale Diffusion-Enhanced Hollow Sub-Micro Reactors Toward Boosted Electrochemical Water Oxidation", 《ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS》, pages 2202141 * |
| HUANG, PC等: "MoS2-Carbon Inter-overlapped Structures as Effective Electrocatalysts for the Hydrogen Evolution Reaction", 《NANOMATERIALS》, pages 1389 * |
| 刘梦梦等: "超薄碳包裹/插入具有硫空位的MoO2/MoS2用于全pH析氢催化剂", 《河南省化学会2020年学术年会论文摘要集》, pages 357 * |
| 陈德良等: "二硫化钼基纳米复合材料的构筑与应用", 《郑州大学学报(工学版)》, pages 18 - 29 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114975941A (zh) * | 2022-06-06 | 2022-08-30 | 郑州轻工业大学 | 一种龟背竹状MoOx/MoS2/C杂化材料及其制备方法和应用 |
| CN114975941B (zh) * | 2022-06-06 | 2023-12-15 | 郑州轻工业大学 | 一种龟背竹状MoOx/MoS2/C杂化材料及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yu et al. | The design and synthesis of hollow micro‐/nanostructures: present and future trends | |
| Afanasiev | Synthetic approaches to the molybdenum sulfide materials | |
| Cao et al. | PtAg bimetallic nanowires: Facile synthesis and their use as excellent electrocatalysts toward low-cost fuel cells | |
| Zhong et al. | Facile synthesis of morphology-controlled platinum nanocrystals | |
| Xie et al. | Morphological control in solvothermal synthesis of titanium oxide | |
| Liu et al. | A review of approaches for the design of high-performance metal/graphene electrocatalysts for fuel cell applications | |
| Gao et al. | Platinum single atoms/clusters stabilized in transition metal oxides for enhanced electrocatalysis | |
| US20080220244A1 (en) | Supercritical Fluids in the Formation and Modification of Nanostructures and Nanocomposites | |
| Ling et al. | Controlled growth of MoS 2 nanopetals and their hydrogen evolution performance | |
| Khalaf et al. | Nanostructured materials: importance, synthesis and characterization-a review | |
| Xu et al. | 2D single crystal WSe2 and MoSe2 nanomeshes with quantifiable high exposure of layer edges from 3D mesoporous silica template | |
| Wang et al. | Heterostructure Co3O4@ NiWO4 nanocone arrays with enriched active area for efficient hydrogen evolution reaction | |
| Sreethawong et al. | A modified sol–gel process-derived highly nanocrystalline mesoporous NiO with narrow pore size distribution | |
| CN114192168A (zh) | 一种单分散、分子级碳插层、体型MoS2/C纳米反应器及其合成方法和应用 | |
| Zhou et al. | Unsupported NiPt alloy metal catalysts prepared by water-in-oil (W/O) microemulsion method for methane cracking | |
| CN109395719B (zh) | 一种在多壁碳纳米管表面可控负载贵金属纳米材料的方法 | |
| CN114471658A (zh) | 一种温度调控双功能原子级分散金属的g-C3N4光催化剂的制备方法 | |
| Liao et al. | Defect engineering of Fe–N doped crumpled graphene for improved ORR performance | |
| Zhao et al. | Hydrothermal synthesis and formation mechanism of self-assembled strings of CoOOH nanodiscs | |
| Liu et al. | Novel anatase TiO2 boxes and tree-like structures assembled by hollow tubes: D, L-malic acid-assisted hydrothermal synthesis, growth mechanism, and photocatalytic properties | |
| Huang et al. | Galvani substitution modulated self-assembly of Cu@ Pt nanowires with hierarchical microstructure for highly active hydrogen evolution | |
| CN108620110B (zh) | 一种碳化钒/石墨烯纳米片复合材料、制备方法及其在水裂解产氢方面的应用 | |
| Chen et al. | Continuous and scalable synthesis of Pt multipods with enhanced electrocatalytic activity toward the oxygen reduction reaction | |
| Chen et al. | Fabrication of macroporous platinum using monodisperse silica nanoparticle template and its application in methanol catalytic oxidation | |
| CN115094437B (zh) | 一种氮掺杂二维碳基碳化钼纳米材料的制备方法 |
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 |