一种层间距扩展的纳米球形1T相二硫化钼的制备方法及其应用与流程

一种层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼的制备方法及其应用
技术领域
1.本发明属于1t相二硫化钼纳米材料的合成及应用技术领域，具体涉及一种层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼的制备方法和应用。


背景技术：

2.二硫化钼作为过渡金属硫属化合物中的一种典型材料，由于其类石墨烯的性质而得到了广泛关注。由于原子的排列方式不同，二硫化钼具有三种晶体结构，分别为三棱柱结构的2h相，具有半导体性；八面体结构的1t相，具有金属性；以及斜方六面体结构的3r 相。2h相二硫化钼导电性差，限制了其在能量储存材料方面的应用。1t相二硫化钼具有高的电导率，有利于电化学储能中的电子传输。制备具有层间距扩展的1t相二硫化钼，可提供宽的离子扩散通道，则更有利于其电化学性能的提高。
3.现有专利cn110182848a公开了一种高温稳定性1t相二硫化钼纳米材料及其制备方法和应用，在碳纳米管修饰的碳布上合成了高温稳定性1t相二硫化钼，该技术需对基底进行修饰并进行高温处理；现有专利cn106241878a公开了一种1t相单层二硫化钼纳米片的制备方法，该技术采用锂离子插层的方法制备，需在惰性气体保护下进行高温处理。虽然这些方法均制备出了1t相二硫化钼，但制备技术较复杂，且均没有提到能获得层间距扩展特性。


技术实现要素：

4.针对现有技术所存在的问题，本发明提供了一种简单的可实现层间距扩展的纳米球形 1t相二硫化钼的制备方法。通过选取含有铵根离子的钼源以及有机物调控剂，利用水热过程中，铵根离子和有机物调控剂的插层作用，合成了层间距扩展的1t相二硫化钼；此外，有机物调控剂还有利于合成尺寸小的纳米球形二硫化钼颗粒。这使得其作为能量储存材料应用时，电子传输速率和离子扩散效率提高、比表面积增大、离子扩散路径缩短，从而提升了其电化学性能。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.一种层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.步骤1：将一定摩尔比的含铵根离子钼源、硫源溶解于去离子水，充分搅拌形成均匀溶液，得到前驱体溶液a；
8.步骤2：将一定量的有机物调控剂加入前驱体溶液a中，充分搅拌后得到混合溶液b；
9.步骤3：将混合溶液b转移至高压反应釜，进行水热反应，反应结束后自然冷却至室温，将水热产物洗涤干燥后，得到层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼。
10.优选的，所选钼源为四水合钼酸铵，所选硫源为硫脲。
11.进一步优选的，加入四水合钼酸铵、硫脲的钼/硫元素摩尔比为1:4～5。
12.优选的，所述有机物调控剂为甲基纤维素、聚氧化乙烯中的一种。
13.进一步优选的，加入有机物调控剂与钼源的质量比为0.05:1。
14.优选的，水热反应过程中，温度为180～200℃，反应时间为10～12h。
15.本发明制备的层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼的应用，是将其应用为能量存储材料。
16.优选的，本发明制备的层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼的应用，是将其作为超级电容器电极材料，具有优良的电化学性能。
17.本发明的有益效果体现在：
18.(1)本发明通过选取含有铵根离子的钼源以及有机物调控剂，利用水热反应过程中，铵根离子和有机物调控剂的插层作用，合成了层间距扩展的1t相二硫化钼，在应用于超级电容器电极材料时，有利于提高电子迁移率和离子扩散速率；
19.(2)本发明中，有机物调控剂的添加使得所制备的1t相二硫化钼为小尺寸的纳米球形颗粒，其在应用于超级电容器电极材料时，可提供大的比表面积并缩短了离子扩散路径；
20.(3)本发明制备方法简单、反应条件温和、成本低廉，且制备的1t相二硫化钼含量高；
21.(4)本发明制备的1t相二硫化钼具有优良的电化学性能，可作为储能材料中超级电容器的电极材料。
附图说明
22.图1是实施例1所制备的层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼的sem照片；
23.图2是实施例1所制备的层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼的拉曼图谱；
24.图3是实施例1所制备的层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼的x射线衍射图谱；
25.图4是实施例1所制备的层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼的x射线光电子能谱，其中(a)为mo3d的高分辨谱，(b)为s2p的高分辨谱；
26.图5是实施例1所制备的层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼作为超级电容器电极材料时，在1a/g电流密度下的比电容值测量结果；
27.图6是实施例1所制备的层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼作为超级电容器电极材料时的循环伏安图；
28.图7是实施例1所制备的层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼作为超级电容器电极材料时的1000次充放电循环图。
具体实施方式
29.下面对本发明的实施例做详细说明，下述实施例在以发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述实施例。
30.实施例1
31.取四水合钼酸铵0.36g、硫脲0.76g溶于30ml去离子水，搅拌30min，使其混合均匀，得到前驱体溶液。将0.018g甲基纤维素加入前驱体溶液中，充分搅拌后得到混合溶液；将混
合溶液转移至水热反应釜，并将其置于烘箱，180℃高温高压下反应12h；待反应结束自然冷却至室温，将水热产物取出，使其先后溶于去离子水、乙醇，分别于7500 r/min转速下离心15min，取下层沉淀，将最终获得的黑色沉淀置于烘箱，60℃烘干10h，得到层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼粉末。
32.实施例2
33.取四水合钼酸铵0.36g、硫脲0.76g溶于30ml去离子水，搅拌30min，使其混合均匀，得到前驱体溶液。将0.018g聚氧化乙烯加入前驱体溶液中，充分搅拌后得到混合溶液；将混合溶液转移至水热反应釜，并将其置于烘箱，200℃高温高压下反应10h；待反应结束自然冷却至室温，将水热产物取出，使其先后溶于去离子水、乙醇，分别于7500 r/min转速下离心15min，取下层沉淀，将最终获得的黑色沉淀置于烘箱，60℃烘干10h，得到层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼粉末。
34.实施例3
35.取四水合钼酸铵0.36g、硫脲0.608g溶于30ml去离子水，搅拌30min，使其混合均匀，得到前驱体溶液。将0.018g甲基纤维素加入前驱体溶液中，充分搅拌后得到混合溶液；将混合溶液转移至水热反应釜，并将其置于烘箱，180℃高温高压下反应12h；待反应结束自然冷却至室温，将水热产物取出，使其先后溶于去离子水、乙醇，分别于7500 r/min转速下离心15min，取下层沉淀，将最终获得的黑色沉淀置于烘箱，60℃烘干10h，得到层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼粉末。
36.图1是实施例1所制备的层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼的sem照片，从图中可以看出，该二硫化钼呈纳米球形且直径约为200nm。
37.图2是实施例1所制备的层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼的拉曼图谱，在145 cm
‑1(j1)、235cm
‑1(j2)、337cm
‑1(j3)显示出了明显的1t相二硫化钼的拉曼特征峰。
38.图3是实施例1所制备的层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼的x射线衍射图谱，从图中可以明显看出(002)峰向小角度移动，这证明了层间距扩展特性的存在，且由(002) 峰移动的位置，可以计算出(002)晶面间距约为0.98nm，相较于2h相二硫化钼的层间距扩展了0.36nm。
39.图4是实施例1所制备的层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼的x射线光电子能谱，通过对分峰结果的分析，可以得出1t相二硫化钼的含量约为85％。
40.图5是实施例1所制备的层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼作为超级电容器电极材料时，在1a/g电流密度下的比电容值测量结果，该二硫化钼电极的比电容值为248f/g。
41.图6是实施例1所制备的层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼作为超级电容器电极材料时的循环伏安图，cv曲线近似于矩形，说明该电容器储能机制主要为双电层电容，本发明制备的纳米球形1t相二硫化钼有效提高了比表面积。
42.图7是实施例1所制备的层间距扩展的纳米球形1t相二硫化钼作为超级电容器电极材料时的1000次充放电循环图，初始电容为248f/g，经过1000次循环后依然有87.5％电容保持率。
43.以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本
申请的保护范围。