本發(fā)明涉及一種花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料的制備方法，屬于納米復(fù)合材料制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

二硫化鉬是一種典型的過(guò)渡金屬硫化物，體相呈現(xiàn)出層狀結(jié)構(gòu)，為間接帶隙半導(dǎo)體，禁帶寬度為1.29電子伏特；其二維單層結(jié)構(gòu)為直接帶隙半導(dǎo)體，禁帶寬度約為1.8電子伏特；二硫化鉬的應(yīng)用非常廣泛，主要應(yīng)用于光電催化，可充電電池的電極材料，傳感器等領(lǐng)域，并且由于其獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)，在工業(yè)上也常被用作潤(rùn)滑劑。氧化銅是一種半導(dǎo)體金屬氧化物，其禁帶寬度約為1.7電子伏特，光譜吸收主要集中在可見(jiàn)光范圍，因此可應(yīng)用于光電器件，光電催化，能量?jī)?chǔ)存與轉(zhuǎn)化，各類傳感器等方面的應(yīng)用，且具有低毒，穩(wěn)定，高效，成本低等優(yōu)點(diǎn)。

將氧化銅納米結(jié)構(gòu)負(fù)載在花狀的二硫化鉬片表面形成納米復(fù)合材料在一定條件下可表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)。在光催化領(lǐng)域，單一的金屬氧化物的光催化活性較低，主要原因是由于其產(chǎn)生的光生載流子無(wú)法及時(shí)分離，導(dǎo)致產(chǎn)生的光生電子和空穴在其內(nèi)部快速再?gòu)?fù)合，使其無(wú)法參與到催化反應(yīng)中，而且由于單一的金屬氧化物在合成的反應(yīng)過(guò)程中不可避免地發(fā)生了一定程度的團(tuán)聚，使得表面的活性反應(yīng)位點(diǎn)數(shù)量減少，從而導(dǎo)致其光生載流子的效率下降，上述兩個(gè)原因使得單一的金屬氧化物(如氧化銅)光催化反應(yīng)中催化速率降低。使用水熱法合成的二硫化鉬具有形貌可調(diào)這一關(guān)鍵因素，當(dāng)使用氧化銅作為吸光材料負(fù)載于二硫化鉬的表面和邊緣時(shí)，不僅能夠有效地提升光生載流子的分離和遷移，減少了光生載流子的再?gòu)?fù)合率，而且可以增加光譜吸收的范圍，因此構(gòu)筑花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料有利于提高其光催化性能。在儲(chǔ)能器件領(lǐng)域，例如作為鋰(鈉)離子電池的負(fù)極材料，花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料由于其較弱的范德瓦爾斯相互作用和大的層間距，增加了鋰(鈉)離子的儲(chǔ)存密度；同時(shí)，由于氧化銅的支架作用和與二硫化鉬形成的層間耦合作用，可以提高在鋰(鈉)電池充放電過(guò)程中的循環(huán)穩(wěn)定性。此外，由于片狀的氧化銅與花狀的二硫化鉬構(gòu)成的二維納米異質(zhì)結(jié)存在較大的界面接觸，這使得它們?cè)诠獯呋^(guò)程中能夠有效促進(jìn)載流子的分離、傳輸以及活性反應(yīng)位點(diǎn)的提高；也使得它們?cè)谀茉创鎯?chǔ)器件應(yīng)用中能夠提高儲(chǔ)能密度和提升電荷傳輸?shù)男?。因此，花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料具有較為廣泛的應(yīng)用前景。

目前制備復(fù)合納米材料的方法有很多，包括：高溫固相法，溶膠-凝膠法，化學(xué)沉淀法，水熱法等。高溫固相法是指在高溫下固體界面間經(jīng)過(guò)接觸，反應(yīng)，成核，晶體生長(zhǎng)反應(yīng)而生成產(chǎn)物的一種方法，具有成本低，產(chǎn)量大，制備工藝簡(jiǎn)單等特點(diǎn)；其缺點(diǎn)包括能耗大，樣品容易團(tuán)聚，容易在反應(yīng)過(guò)程中摻入雜質(zhì)等。溶膠-凝膠法的過(guò)程是將酯類化合物或金屬醇鹽溶于有機(jī)溶劑中，形成均勻的溶液，然后加入其他組分，在一定溫度下反應(yīng)形成凝膠，最后經(jīng)干燥處理制成樣品，其優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)步驟簡(jiǎn)單，均勻性好，反應(yīng)所需的溫度較低；其缺點(diǎn)是反應(yīng)的原料昂貴且部分有毒，反應(yīng)的時(shí)間較長(zhǎng)?；瘜W(xué)沉淀法是指在溶液狀態(tài)下利用沉淀劑將樣品沉淀，之后再將樣品干燥或者焙燒處理來(lái)得到相應(yīng)的樣品，其優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)中使用的儀器簡(jiǎn)單，適合大規(guī)模制備樣品，缺點(diǎn)是對(duì)樣品質(zhì)量難以控制，均一度較低等。水熱法是指樣品在密閉的容器內(nèi)通過(guò)加熱去創(chuàng)造一個(gè)高溫高壓的環(huán)境，使晶體在反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生溶解再結(jié)晶這一過(guò)程，通過(guò)水熱法制備得到樣品具有分散性好，晶體的結(jié)晶性高等特點(diǎn)，該方法具有反應(yīng)溫度為中低溫，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便等特點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料的水熱制備方法，利用水熱法制備結(jié)晶性好，均一度高且微觀形貌為花狀的二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料，此復(fù)合材料可作為光催化劑具有較好光電轉(zhuǎn)換效率和作為鋰(鈉)電池的負(fù)極材料具備高的存儲(chǔ)容量和循環(huán)穩(wěn)定性。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案步驟如下：

第一步：將二硫化鉬納米材料粉末加入到去離子水中，超聲震蕩30分鐘，得到混合物A；

第二步：將一水乙酸銅溶解到混合物A中，得到混合物B；

第三步：將氫氧化鈉溶解于去離子水，得到溶液C；

第四步：將溶液C加入混合物B中，攪拌20分鐘，得到混合物D；

第五步：將CTAB粉末加入混合物D中，攪拌10分鐘，得到混合物E；

第六步：將混合物E轉(zhuǎn)移至不銹鋼高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，在100攝氏度反應(yīng)10小時(shí)得到反應(yīng)混合產(chǎn)物F，待不銹鋼高壓反應(yīng)釜自然冷卻至室溫后，先去除上層清液，隨后將反應(yīng)混合產(chǎn)物F轉(zhuǎn)移至燒杯中；

第七步：使用去離子水多次清洗反應(yīng)混合產(chǎn)物F，直至洗滌廢液的pH為中性時(shí)，得到含水的花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料；

第八步：將含水的花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料放入真空干燥箱中，在60攝氏度下干燥24小時(shí)，得到干燥的花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料。

上述二硫化鉬納米材料的制備方法為：

第一步：用去離子水溶解二水鉬酸鈉，得到溶液G；

第二步：將硫脲溶解到溶液G中，得到溶液H；

第三步：將鹽酸逐滴滴入溶液H中，同時(shí)磁力攪拌，使用pH計(jì)測(cè)試溶液H的pH值，直到溶液H的pH值到達(dá)2；

第四步：將溶液H繼續(xù)磁力攪拌20分鐘；

第五步：將溶液H轉(zhuǎn)移至不銹鋼高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯中，在220攝氏度反應(yīng)24小時(shí)得到反應(yīng)混合產(chǎn)物I，待不銹鋼高壓反應(yīng)釜自然冷卻至室溫后，先除去上層清液，隨后將反應(yīng)混合產(chǎn)物I轉(zhuǎn)移至燒杯中；

第六步：使用去離子水與乙醇分別清洗反應(yīng)混合產(chǎn)物I三次，靜置沉淀除去上清液后得到含乙醇的二硫化鉬納米材料；

第七步：將含乙醇的二硫化鉬納米材料放入真空干燥箱中，在60攝氏度下干燥24小時(shí)，得到干燥的二硫化鉬納米材料。

上述的二硫化鉬納米材料與一水乙酸銅的質(zhì)量之比為0.4～4。

上述的一水乙酸銅與氫氧化鈉的摩爾比為1∶20。

本發(fā)明的有益效果是：

1.使用二硫化鉬與氧化銅復(fù)合形成的納米結(jié)構(gòu)，可以避免氧化銅納米結(jié)構(gòu)在反應(yīng)過(guò)程中團(tuán)聚，避免復(fù)合物受到光腐蝕，有利于提高花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米結(jié)構(gòu)在光催化反應(yīng)過(guò)程中的載流子分離、傳輸，減少載流子的分離后的再?gòu)?fù)合率和催化劑的穩(wěn)定性；同時(shí)可作為鋰(鈉)離子電池的負(fù)極材料，具有較高的儲(chǔ)能密度和循環(huán)穩(wěn)定性。

2.使用水熱法制備的花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料樣品具有分散性好、穩(wěn)定等特點(diǎn)，并且工藝簡(jiǎn)單，可重復(fù)性好。

附圖說(shuō)明

圖1是二硫化鉬納米材料粉末的掃描電鏡照片。

圖2是實(shí)施例1，2，3，4，5所得花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料的XRD圖譜。

圖3是實(shí)施例1所得花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料的掃描電鏡照片和透射電鏡照片。

圖4是實(shí)施例2所得花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料的掃描電鏡照片。

圖5是實(shí)施例3所得花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料的掃描電鏡照片。

圖6是實(shí)施例4所得花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料的掃描電鏡照片。

圖7是實(shí)施例5所得花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料的掃描電鏡照片。

具體實(shí)施方式

制備花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料，其主要步驟分為兩步，包括二硫化鉬納米材料的制備和花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料的制備。

二硫化鉬納米材料的制備方法：將0.6克二水鉬酸鈉溶解入60毫升的去離子水中，再將2.4克硫脲溶解入上述溶液，使用磁力攪拌得到均一溶液，將鹽酸逐滴滴入溶液同時(shí)保持?jǐn)嚢?，?dāng)溶液pH值到達(dá)2后，繼續(xù)磁力攪拌溶液20分鐘，將所得溶液轉(zhuǎn)移至100毫升不銹鋼高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯，使用鼓風(fēng)干燥箱在220攝氏度保溫24小時(shí)；樣品自然冷卻至室溫后取出，先去除加熱結(jié)束后的產(chǎn)物的上層清液，用去離子水和乙醇分別洗滌三次，得到濕的固體產(chǎn)物，最后將其放入60攝氏度下干燥24小時(shí)，得到二硫化鉬納米材料的粉末。圖1是所合成的二硫化鉬納米材料粉末的掃描電鏡照片。

花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料的制備方法：將0.35克干燥的二硫化鉬納米材料粉末分散到45毫升去離子水中，超聲振蕩30分鐘，然后將一水乙酸銅(二硫化鉬納米材料與一水乙酸銅的質(zhì)量之比為0.4～4)溶解到所得的二硫化鉬納米材料懸濁液中；將氫氧化鈉(一水乙酸銅與氫氧化鈉的摩爾比為1∶20)溶于25毫升去離子水，之后將其加入一水乙酸銅和二硫化鉬納米材料的混合物中，攪拌20分鐘，將0.13克CTAB加入混合物，磁力攪拌10分鐘，然后將混合物轉(zhuǎn)移至100毫升不銹鋼高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯，使用鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)在100攝氏度下保溫10小時(shí)，之后使其自然冷卻至室溫，取出樣品，使用去離子水水洗滌樣品多次，直至洗滌后的廢液的pH為中性時(shí)，將固體送入真空干燥箱在真空的條件下以60攝氏度干燥24小時(shí)，之后得到了花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料。

實(shí)施例1-花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料中的二硫化鉬與氧化銅質(zhì)量比為1∶1

0.35克干燥的二硫化鉬納米材料粉末分散到45毫升去離子水中，超聲振蕩30分鐘，然后將0.875克一水乙酸銅溶解到所得的二硫化鉬納米材料懸濁液中；將3.5克氫氧化鈉溶于25毫升去離子水，之后將其加入一水乙酸銅和二硫化鉬納米材料的混合物中，攪拌20分鐘，將0.13克CTAB加入混合物，磁力攪拌10分鐘，然后將混合物轉(zhuǎn)移至100毫升不銹鋼高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯，使用鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)在100攝氏度下保溫10小時(shí)，之后使其自然冷卻至室溫，取出樣品，使用去離子水水洗滌樣品多次，直至洗滌后的廢液的pH為中性時(shí)，將固體送入真空干燥箱在真空的條件下以60攝氏度干燥24小時(shí)，之后得到了花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料。

圖2中的XRD圖譜證明實(shí)施例1合成的產(chǎn)物為二硫化鉬和氧化銅的復(fù)合物。圖3是花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料的掃描電鏡照片，插圖顯示了掃描電鏡圖中局部結(jié)構(gòu)的透射電鏡照片，可以看出納米的氧化銅鑲嵌在花狀的二硫化鉬納米材料中形成復(fù)合結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例2-花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料中的二硫化鉬與氧化銅質(zhì)量比為2∶1

0.35克干燥的二硫化鉬納米材料粉末分散到45毫升去離子水中，超聲振蕩30分鐘，然后將0.4375克一水乙酸銅溶解到所得的二硫化鉬納米材料懸濁液中；將1.75克氫氧化鈉溶于25毫升去離子水，之后將其加入一水乙酸銅和二硫化鉬納米材料的混合物中，攪拌20分鐘，將0.13克CTAB加入混合物，磁力攪拌10分鐘，然后將混合物轉(zhuǎn)移至100毫升不銹鋼高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯，使用鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)在100攝氏度下保溫10小時(shí)，之后使其自然冷卻至室溫，取出樣品，使用去離子水水洗滌樣品多次，直至洗滌后的廢液的pH為中性時(shí)，將固體送入真空干燥箱在真空的條件下以60攝氏度干燥24小時(shí)，之后得到了花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料。

圖2中的XRD圖譜證明實(shí)施例2合成的產(chǎn)物為二硫化鉬和氧化銅的復(fù)合物。圖4是花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料的掃描電鏡照片。

實(shí)施例3-花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料中的二硫化鉬與氧化銅質(zhì)量比為3∶1

0.35克干燥的二硫化鉬納米材料粉末分散到45毫升去離子水中，超聲振蕩30分鐘，然后將0.2918克一水乙酸銅溶解到所得的二硫化鉬納米材料懸濁液中；將1.1672克氫氧化鈉溶于25毫升去離子水，之后將其加入一水乙酸銅和二硫化鉬納米材料的混合物中，攪拌20分鐘，將0.13克CTAB加入混合物，磁力攪拌10分鐘，然后將混合物轉(zhuǎn)移至100毫升不銹鋼高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯，使用鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)在100攝氏度下保溫10小時(shí)，之后使其自然冷卻至室溫，取出樣品，使用去離子水水洗滌樣品多次，直至洗滌后的廢液的pH為中性時(shí)，將固體送入真空干燥箱在真空的條件下以60攝氏度干燥24小時(shí)，之后得到了花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料。

圖2中的XRD圖譜證明實(shí)施例3合成的產(chǎn)物為二硫化鉬和氧化銅的復(fù)合物。圖5是花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料的掃描電鏡照片。

實(shí)施例4-花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料中的二硫化鉬與氧化銅質(zhì)量比為6∶1

0.35克干燥的二硫化鉬納米材料粉末分散到45毫升去離子水中，超聲振蕩30分鐘，然后將0.1459克一水乙酸銅溶解到所得的二硫化鉬納米材料懸濁液中；將0.5833克氫氧化鈉溶于25毫升去離子水，之后將其加入一水乙酸銅和二硫化鉬納米材料的混合物中，攪拌20分鐘，將0.13克CTAB加入混合物，磁力攪拌10分鐘，然后將混合物轉(zhuǎn)移至100毫升不銹鋼高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯，使用鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)在100攝氏度下保溫10小時(shí)，之后使其自然冷卻至室溫，取出樣品，使用去離子水水洗滌樣品多次，直至洗滌后的廢液的pH為中性時(shí)，將固體送入真空干燥箱在真空的條件下以60攝氏度干燥24小時(shí)，之后得到了花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料。

圖2中的XRD圖譜證明實(shí)施例4合成的產(chǎn)物為二硫化鉬和氧化銅的復(fù)合物。圖6是花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料的掃描電鏡照片。

實(shí)施例5-花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料中的二硫化鉬與氧化銅質(zhì)量比為10∶1

0.35克干燥的二硫化鉬納米材料粉末分散到45毫升去離子水中，超聲振蕩30分鐘，然后將0.0875克一水乙酸銅溶解到所得的二硫化鉬納米材料懸濁液中；將0.35克氫氧化鈉溶于25毫升去離子水，之后將其加入一水乙酸銅和二硫化鉬納米材料的混合物中，攪拌20分鐘，將0.13克CTAB加入混合物，磁力攪拌10分鐘，然后將混合物轉(zhuǎn)移至100毫升不銹鋼高壓反應(yīng)釜的聚四氟乙烯內(nèi)襯，使用鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)在100攝氏度下保溫10小時(shí)，之后使其自然冷卻至室溫，取出樣品，使用去離子水水洗滌樣品多次，直至洗滌后的廢液的pH為中性時(shí)，將固體送入真空干燥箱在真空的條件下以60攝氏度干燥24小時(shí)，之后得到了花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料。

圖2中的XRD圖譜證明實(shí)施例5合成的產(chǎn)物為二硫化鉬和氧化銅的復(fù)合物。圖7是花狀二硫化鉬/氧化銅復(fù)合納米材料的掃描電鏡照片。