專利名稱：一種石墨烯與MoS₂的復(fù)合納米材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合納米材料及其制備，尤其涉及石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料及其 制備方法，屬于無機(jī)復(fù)合納米材料、新能源材料及其制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石墨烯納米片以其獨(dú)特的二維納米片結(jié)構(gòu)具有眾多獨(dú)特的物理、化學(xué)和力學(xué)等性 能，具有重要的科學(xué)研究意義和廣泛的應(yīng)用前景。石墨烯材料的發(fā)現(xiàn)者獲得2010年諾貝爾 獎(jiǎng)更是激發(fā)了人們對石墨烯材料研究的極大興趣。石墨烯納米片具有極高的比表面積、高 的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能、超強(qiáng)的力學(xué)性能。最近人們對石墨烯納米片作為微納米電子器件、新能 源電池的電極材料、固體潤滑劑和新型的催化劑載體的應(yīng)用進(jìn)行了廣泛地研究。另一方面，MO&具有類似石墨的典型層狀結(jié)構(gòu)。MO&層狀結(jié)構(gòu)為三明治的層狀 結(jié)構(gòu)，其層內(nèi)是很強(qiáng)的共價(jià)鍵(S-Mo-S)，層間則是較弱的范德華力，層與層之間容易剝離。 MoS2具有良好的各向異性與較低的摩擦因數(shù)，MoS2能很好地附著在金屬表面發(fā)揮潤滑功 能，特別是在高溫、高真空等條件下仍具有較低的摩擦系數(shù)，是一種優(yōu)良的固體潤滑劑。 MoS2也是一種良好的催化脫硫的催化劑載體。另外具有層狀結(jié)構(gòu)的MO&作為主體材料，通 過插入反應(yīng)，客體原子或分子可以插在主體層間形成插層化合物。由于MO&層狀化合物的 層與層之間是通過較弱的范德華力結(jié)合的，因此可以允許通過插層在層間引入外來的原子 或分子。因此，MO&層狀化合物是一種很有前途的電化學(xué)儲(chǔ)鋰和儲(chǔ)鎂電極材料。但是作為 電化學(xué)反應(yīng)的電極材料，MoS2的導(dǎo)電性能較差。由于石墨烯納米片和MO&具有典型的層狀結(jié)構(gòu)，石墨烯納米片和MO&納米片多事 是很有應(yīng)用前景的電極材料和催化劑載體。因此，如果制備石墨烯納米片/MO&復(fù)合納米 材料，石墨烯納米片的高導(dǎo)電性能可以進(jìn)一步提高復(fù)合材料的導(dǎo)電性能，有利于電化學(xué)電 極反應(yīng)和催化反應(yīng)過程中的電子傳遞，增強(qiáng)復(fù)合材料的電化學(xué)性能和催化性能。另外石墨 烯納米片與復(fù)合，由于石墨烯納米片的大Π鍵與ΜΟ&表面電子結(jié)構(gòu)的相互作用，會(huì)形 成一種新的不同物質(zhì)之間的電子結(jié)構(gòu)。這種石墨烯納米片/ΜΟ&復(fù)合納米材料作為電化學(xué) 貯鋰、電化學(xué)貯鎂和催化劑載體等具有廣泛的應(yīng)用和改善的性能。最近生物小分子在納米材料合成中的應(yīng)用得到了人們的廣泛關(guān)注。L-半胱氨酸 含有多個(gè)功能團(tuán)(如-NH2、-COOH和-SH)，這些官能團(tuán)可以提供配位原子與金屬陽離子形 成配位鍵。L-半胱氨酸在合成過渡金屬硫化物納米材料中得到了應(yīng)用。文獻(xiàn)Bhang B， Ye XC, Hou WY, Zhao Y, Xie Y. Biomolecule-assistedsynthesis and electrochemical hydrogen storage of Bi2S3 flowerlike patterns withwe11-aligned nanorods. Journal of Physical Chemistry B，2006，110 (18) 8978 8985]用 L-半胱氨酸合成了花狀形貌的 Bi2S3納米結(jié)構(gòu)材料。但是到目前為止，用含有L-半胱氨酸協(xié)助合成石墨烯/M0&復(fù)合納米 材料及其制備方法還未見公開報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料及其制備方法，其特征 在于復(fù)合材料由石墨烯和納米材料復(fù)合構(gòu)成，石墨烯與MO&納米材料的之間物質(zhì)量之 比為 1:1-4:1。本發(fā)明提供的一種石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料的制備方法按如下步驟進(jìn)行1)氧化石墨納米片的制備在0 °C冰浴下，將0. 015-0. 072g石墨粉分散到 20-25mL濃硫酸中，攪拌下加入KMnO4,所加KMnO4的質(zhì)量是石墨的3_4倍，攪拌30-60分鐘， 溫度上升至30-35°C左右，加入40-50ml去離子水，攪拌20-30分鐘，加入10_15ml質(zhì)量濃度 30%的H2O2，攪拌5-20分鐘，經(jīng)過離心分離，用質(zhì)量濃度5% HCl溶液、去離子水和丙酮反復(fù) 洗滌后得到氧化石墨納米片；2)將鉬酸鹽溶解在去離子水中形成0.02 0.07M的溶液，加入L-半胱氨酸為 硫源和還原劑，L-半胱氨酸與鉬酸鹽的物質(zhì)量的比為5 1 12 1，再將按第1)步所 制備得到的氧化石墨納米片加入該溶液中，第1)步所用石墨原料物質(zhì)的量與鉬酸鹽的物 質(zhì)量之比為1 1 4 1，超聲處理1-池，使氧化石墨納米片充分分散在水熱反應(yīng)溶液 中，將該混合物轉(zhuǎn)入內(nèi)襯聚四氟乙烯的水熱反應(yīng)釜中密封，在200-M0°C反應(yīng)20-3他，得到 的產(chǎn)物用離心分離，并用去離子水和無水乙醇洗滌、干燥，最后在90% N2-IO % H2氛圍中 800-1000°C熱處理濁，得到石墨烯與的復(fù)合納米材料。所說鉬酸鹽為鉬酸鈉或鉬酸銨。本發(fā)明的方法具有反應(yīng)條件溫和制備工藝簡單等的特點(diǎn)。本發(fā)明合成石墨烯與 MO&的復(fù)合納米材料作為新能源電池鋰離子電池的電極材料、電化學(xué)儲(chǔ)鎂電極材料、固體 潤滑劑和催化劑載體具有廣泛的應(yīng)用。與現(xiàn)有技術(shù)比較本發(fā)明的方法具有以下突出的優(yōu)點(diǎn)(1)由于石墨烯納米片具有極高的比表面積、超強(qiáng)的力學(xué)性能、高的導(dǎo)電和導(dǎo)熱等 優(yōu)異性能，因此，本發(fā)明的石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料具有增強(qiáng)的力學(xué)性能、導(dǎo)電和導(dǎo)熱 性能，有利于其作為新能源電池電極材料的電極反應(yīng)、催化反應(yīng)過程中的電子傳遞，增強(qiáng)復(fù) 合納米材料的電化學(xué)性能和催化性能。而石墨烯納米片的超強(qiáng)的力學(xué)性能也增強(qiáng)了復(fù)合納 米材料的力學(xué)性能，可以提高其作為固體潤滑劑的摩擦學(xué)性能。另外石墨烯納米片與MO& 復(fù)合，由于石墨烯納米片的大Π鍵與MO&表面電子結(jié)構(gòu)的相互作用，會(huì)形成一種新的不同 物質(zhì)之間的電子結(jié)構(gòu)，參與作用的電子會(huì)高度離域，有利于電化學(xué)反應(yīng)過程中電子的快速 傳遞。這種石墨烯與ΜΟ&的復(fù)合納米材料作為電極材料電化學(xué)貯鋰、電化學(xué)貯鎂和催化劑 載體等具有廣泛的應(yīng)用和增強(qiáng)改善的性能。(2)本發(fā)明用氧化石墨烯納米片，以及可溶性鉬酸鹽、L-半胱氨酸為原料，采用原 位水熱還原法成出了石墨烯與ΜΟ&的復(fù)合納米材料。本發(fā)明的合成方法具有反應(yīng)條件溫 和，工藝簡單，產(chǎn)率高且重現(xiàn)性好的優(yōu)點(diǎn)。(3)本發(fā)明的反應(yīng)過程中，氧化石墨烯納米片原位還原成石墨烯納米片，并與原位 水熱反應(yīng)形成的二硫化鉬納米材料復(fù)合形成復(fù)合材料。其優(yōu)點(diǎn)是氧化石墨納米片含有豐 富的含氧官能團(tuán)(如羥基、羰基和羧基等)，在水熱反應(yīng)溶液中被超聲分散以后不再容易 重新團(tuán)聚或堆積在一起，而且氧化石墨表面的官能團(tuán)通過絡(luò)合作用可以將鉬酸根吸附在氧 化石墨納米片的表面，在還原性水熱反應(yīng)過程中可以是原位生成的石墨烯納米片和二硫化鉬納米材料高度均勻復(fù)合，熱處理以后得到石墨烯納米片和二硫化鉬的復(fù)合納米材料。(4) L-半胱氨酸含有多個(gè)功能團(tuán)(如-NH2、-COOH和_SH)，這些官能團(tuán)可以提供 配位原子與離子形成配位鍵。因此，L-半胱氨酸可以和溶液中的鉬酸根中的中心鉬離子 形成配位。同時(shí)由于溶液中氧化石墨烯納米片的存在，就形成了氧化石墨烯納米片-鉬酸 根-L-半胱氨酸的配位形式，在還原性水熱反應(yīng)過程中可以是原位生成的石墨烯納米片和二 硫化鉬納米材料高度均勻復(fù)合，熱處理以后得到石墨烯納米片和二硫化鉬的復(fù)合納米材料。(5)制備過程中的中間產(chǎn)物中石墨烯納米片的存在，可以抑制熱處理過程中二硫 化鉬的過度的晶體生長和團(tuán)聚，得到相對結(jié)晶度較低和層數(shù)較少的二硫化鉬納米材料與石 墨烯納米片的復(fù)合納米材料，這樣的復(fù)合納米材料作為電極材料和催化劑載體具有更好的 性能。(6)本發(fā)明合成石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料的方法優(yōu)點(diǎn)還在于通過調(diào)整合成 溶液中原料的比例，可以得到不同比例的石墨烯與的復(fù)合納米材料，石墨烯與MO&納 米材料比例的不同可以調(diào)整MO&納米材料的結(jié)晶度和層數(shù)，使其適合不同領(lǐng)域的應(yīng)用。


圖1石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料的SEM形貌。(a)實(shí)施例1合成的MO&納米材料的SEM形貌；(b)實(shí)施例1合成的石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料的SEM形貌，石墨烯與Mc^2物 質(zhì)量之比為1:1;(c)實(shí)施例2合成的石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料的SEM形貌，石墨烯與Mc^2物 質(zhì)量之比為2 1 ；(d)實(shí)施例3合成的石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料的SEM形貌，石墨烯與Mc^2物 質(zhì)量之比為4 1。圖2石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料的XRD圖。(a)實(shí)施例1合成的MO&納米材料的XRD圖；(b)實(shí)施例1合成的石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料的XRD圖，石墨烯與MO&物質(zhì) 量之比為1:1;(c)實(shí)施例2合成的石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料的XRD圖，石墨烯納米片與MO& 物質(zhì)量之比為2 1 ；(d)實(shí)施例3合成的石墨烯納米片與MO&的復(fù)合納米材料的XRD圖，石墨烯納米 片與物質(zhì)量之比為4 1。圖3實(shí)施例2合成的石墨烯納米片與Mc^2的復(fù)合納米材料的TEM形貌，石墨烯納 米片與物質(zhì)量之比為2 1。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料的制備方法1)氧化石墨納米片的制備在0°C冰浴下，將1.25mmOl(0.015g)石墨粉分散到 20mL濃硫酸中，攪拌下加入0. 03g KMnO4,所加KMnO4的質(zhì)量是石墨的3倍，攪拌30分鐘，溫 度上升至30°C左右，加入45ml去離子水，攪拌20分鐘，加入IOml質(zhì)量濃度30%的H2O2，攪拌5分鐘，經(jīng)過離心分離，用質(zhì)量濃度5% HCl溶液、去離子水和丙酮反復(fù)洗滌后得到氧化石 墨納米片；2)將1. 25mmol (0. 303g)鉬酸納溶解在63ml去離子水中，形成0. 02M的溶液，加 入6. 25mmol的L-半胱氨酸攪拌均勻，L-半胱氨酸與鉬酸鈉的物質(zhì)量的比為5.0 1，然后 將第1)步用1.25mmOl(0.015g)的石墨所制備的氧化石墨納米片加入該溶液中，所用石墨 原料的物質(zhì)的量與溶液中鉬酸鈉物質(zhì)量比為1 1，超聲處理l.Oh，使氧化石墨納米片充分 分散在水熱反應(yīng)溶液中，然后將該混合物轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，于下水熱反應(yīng)M小 時(shí)，自然冷卻，離心分離，用去離子水充分洗滌后收集并干燥，最后在90% N2-IO^H2氛圍中 800°C熱處理池，得到石墨烯與的復(fù)合納米材料，SEM, EDS和XRD分析表明復(fù)合材料為 石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料，復(fù)合納米材料中石墨烯與MO&的物質(zhì)量之比為1 1。SEM 和XRD圖分別見圖1和圖2。作為對比，將1. 25mmol (0. 303g)鉬酸納溶解在63ml去離子水中，形成0. 02M的溶 液，加入6. 25mmol的L-半胱氨酸攪拌均勻，L-半胱氨酸與鉬酸鈉的物質(zhì)量的比為5.0 1， 將該溶液轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，于下水熱反應(yīng)M小時(shí)，自然冷卻，離心分離，用去離 子水充分洗滌后收集并干燥，得到納米材料，用SEM和XRD對其進(jìn)行表征。SEM和XRD 圖分別見圖1和圖2。從圖2的XRD可以看出，隨著復(fù)合材料中由于有石墨烯的存在，ΜΟ&納米材料 (002)面的XRD衍射峰明顯減小，說明ΜΟ&納米材料的結(jié)晶度和層數(shù)在漸漸減小，石墨烯的 存在降低了 ΜΟ&納米材料的結(jié)晶度和層數(shù)。實(shí)施例2 石墨烯與ΜΟ&的復(fù)合納米材料的制備方法1)氧化石墨納米片的制備在0°C冰浴下，將2. 5mmol (0. 03g)石墨粉分散到25mL 濃硫酸中，攪拌下加入KMnO4,所加KMnO4的質(zhì)量是石墨的4倍，攪拌40分鐘，溫度上升至 33°C左右，加入50ml去離子水，攪拌25分鐘，加入12ml質(zhì)量濃度30%的H2O2，攪拌5-10分 鐘，經(jīng)過離心分離，用質(zhì)量濃度5% HCl溶液、去離子水和丙酮反復(fù)洗滌后得到氧化石墨納 米片；2)將1. 25mmol (0. 303g)鉬酸納溶解在63ml去離子水中，形成0. 02M的溶液，加 入7. 5mmol的L-半胱氨酸攪拌均勻，其中L-半胱氨酸與鉬酸鈉的物質(zhì)量的比為6 1，然 后將第1)步用2.5mmol(0.03g)的石墨所制備的氧化石墨納米片加入該溶液中，所用石墨 原料的物質(zhì)的量與溶液中鉬酸鈉物質(zhì)量比為2 1，超聲處理1. ，使氧化石墨納米片充分 分散在水熱反應(yīng)溶液中，然后將該混合物轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，于220°C下水熱反應(yīng)觀小 時(shí)，自然冷卻，離心分離，用去離子水充分洗滌后收集并干燥，最后在90% N2-IO^H2氛圍中 800 °C熱處理池，得到石墨烯與的復(fù)合納米材料，SEM, EDS、XRD和TEM分析表明復(fù)合材 料為石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料，復(fù)合納米材料中石墨烯與MO&的物質(zhì)量之比為2 1。 SEM和XRD圖分別見圖1和圖2，TEM圖見圖3。從圖2的XRD可以看出，隨著復(fù)合材料中的石墨烯的增加，MO&納米材料(002)面 的XRD衍射峰漸漸減小，說明MO&納米材料的結(jié)晶度和層數(shù)在漸漸減小，石墨烯的存在降 低了 納米材料的結(jié)晶度和層數(shù)。實(shí)施例3 石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料的制備方法1)氧化石墨納米片的制備在0°C冰浴下，將5. Ommol (0. 06g)石墨粉分散到25mL濃硫酸中，攪拌下加入KMnO4，所加KMnO4的質(zhì)量是石墨的4倍，攪拌50分鐘，溫度上升至 35°C左右，加入50ml去離子水，攪拌30分鐘，加入20ml質(zhì)量濃度30%的H2O2，攪拌15分 鐘，經(jīng)過離心分離，用質(zhì)量濃度5% HCl溶液、去離子水和丙酮反復(fù)洗滌后得到氧化石墨納 米片；2)將1. 25mmol (0. 303g)鉬酸納溶解在63ml去離子水中，形成0. 02M的溶液，加 入15mmol的L-半胱氨酸攪拌均勻，L-半胱氨酸與鉬酸鈉的物質(zhì)量的比為12 1，然后將 第1)步用5.0mmol(0.06g)的石墨所制備的氧化石墨納米片加入該溶液中，所用石墨原料 的物質(zhì)的量與溶液中鉬酸鈉物質(zhì)量比為4 1，超聲處理2. 0h，使氧化石墨納米片充分分散 在水熱反應(yīng)溶液中，然后將該混合物轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，于200°C下水熱反應(yīng)30小時(shí)，自 然冷卻，離心分離，用去離子水充分洗滌后收集并干燥，最后在90% N2-IO% H2氛圍中800°C 熱處理池，得到石墨烯與Mc^2的復(fù)合納米材料，SEM, EDS和XRD分析表明復(fù)合材料為石墨 烯與MO&的復(fù)合納米材料，復(fù)合納米材料中石墨烯與MO&的物質(zhì)量之比為4 1。SEM和 XRD圖分別見圖1和圖2。從圖2的XRD可以看出，隨著復(fù)合材料中的石墨烯的增加，MO&納米材料(002)面 的XRD衍射峰漸漸減小，說明MO&納米材料的結(jié)晶度和層數(shù)在漸漸減小，石墨烯的存在降 低了 納米材料的結(jié)晶度和層數(shù)。實(shí)施例4 石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料的制備方法1)氧化石墨納米片的制備在0°C冰浴下，將6.0mmol(0.072g)石墨粉分散到 25mL濃硫酸中，攪拌下加入KMnO4,所加KMnO4的質(zhì)量是石墨的3. 5倍，攪拌50分鐘，溫度上 升至35°C左右，加入50ml去離子水，攪拌30分鐘，加入20ml質(zhì)量濃度30%的H2O2，攪拌10 分鐘，經(jīng)過離心分離，用質(zhì)量濃度5% HCl溶液、去離子水和丙酮反復(fù)洗滌后得到氧化石墨 納米片；2)將2. Ommol鉬酸銨溶解在60ml去離子水中，形成0. 03M的溶液，加入16mmol 的L-半胱氨酸攪拌均勻，L-半胱氨酸與鉬酸鈉的物質(zhì)量的比為8 1，然后將第1)步用 6. OmmoKO. 072g)的石墨所制備的氧化石墨納米片加入該溶液中，所用石墨原料的物質(zhì)的 量X與溶液中鉬酸鈉物質(zhì)量比為2. 5 1，超聲處理2. 0h，使氧化石墨納米片充分分散在水 熱反應(yīng)溶液中，然后將該混合物轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，于對01下水熱反應(yīng)36小時(shí)，自然冷 卻，離心分離，用去離子水充分洗滌后收集并干燥，最后在90% N2-IO% H2氛圍中800°C熱 處理池，得到石墨烯與Mc^2的復(fù)合納米材料，SEM, EDS和XRD分析表明復(fù)合材料為石墨烯 與的復(fù)合納米材料，復(fù)合納米材料中石墨烯與MO&的物質(zhì)量之比為3:1。實(shí)施例5 石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料的制備方法1)氧化石墨納米片的制備在0°C冰浴下，將4.5mmOl(0.0Mg)石墨粉分散到 25mL濃硫酸中，攪拌下加入KMnO4,所加KMnO4的質(zhì)量是石墨的3倍，攪拌40分鐘，溫度上升 至30°C左右，加入50ml去離子水，攪拌M分鐘，加入20ml質(zhì)量濃度30%的H2O2，攪拌10分 鐘，經(jīng)過離心分離，用質(zhì)量濃度5% HCl溶液、去離子水和丙酮反復(fù)洗滌后得到氧化石墨納 米片；2)將1.5mmol鉬酸銨溶解在60ml去離子水中，形成0. 03M的溶液，加入15mmol的 L-半胱氨酸攪拌均勻，L-半胱氨酸與鉬酸銨的物質(zhì)量的比為10 1，充分?jǐn)嚢韬?，然后?第1)步用4. 5mmol (0. 054g)的石墨所制備的氧化石墨納米片加入該溶液中，所用石墨原料的物質(zhì)的量與溶液中鉬酸鈉物質(zhì)量比為3 1，超聲處理1.證，使氧化石墨納米片充分分散 在水熱反應(yīng)溶液中，然后將該混合物轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，于220°C下水熱反應(yīng)沈小時(shí)，自 然冷卻，離心分離，用去離子水充分洗滌后收集并干燥，最后在90% N2-IO% H2氛圍中900°C 熱處理池，得到石墨烯與Mc^2的復(fù)合納米材料，SEM, EDS和XRD分析表明復(fù)合材料為石墨 烯與MO&的復(fù)合納米材料，復(fù)合納米材料中石墨烯與MO&的物質(zhì)量之比為3 1。實(shí)施例6 石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料的制備方法1)氧化石墨納米片的制備在0°C冰浴下，將4.2mmol(0.051g)石墨粉分散到 25mL濃硫酸中，攪拌下加入KMnO4,所加KMnO4的質(zhì)量是石墨的4倍，攪拌52分鐘，溫度上升 至32°C左右，加入40ml去離子水，攪拌15分鐘，加入15ml質(zhì)量濃度30%的H2O2，攪拌8分 鐘，經(jīng)過離心分離，用質(zhì)量濃度5% HCl溶液、去離子水和丙酮反復(fù)洗滌后得到氧化石墨納 米片；2)將4. 2mmol鉬酸銨溶解在60ml去離子水中，形成0. 07M的溶液，加入25. 2mmol 的L-半胱氨酸攪拌均勻，L-半胱氨酸與鉬酸銨的物質(zhì)量的比為6 1，然后將第1)步用 4. 2mmol(0.051g)的石墨所制備的氧化石墨納米片加入該溶液中，所用石墨原料的物質(zhì)的 量X與溶液中鉬酸鈉物質(zhì)量比為1 1，超聲處理1. ，使氧化石墨納米片充分分散在水 熱反應(yīng)溶液中，然后將該混合物轉(zhuǎn)移至水熱反應(yīng)釜中，于230°C下水熱反應(yīng)25小時(shí)，自然冷 卻，離心分離，用去離子水充分洗滌后收集并干燥，最后在90% K-IO1^H2氛圍中1000°C熱 處理池，得到石墨烯與Mc^2的復(fù)合納米材料，SEM, EDS和XRD分析表明復(fù)合材料為石墨烯 與MO&的復(fù)合納米材料，復(fù)合納米材料中石墨烯與MO&的物質(zhì)量之比為1 1。
權(quán)利要求
1.一種石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料，其特征在于復(fù)合材料由石墨烯和MO&納米材 料復(fù)合構(gòu)成，石墨烯與MO&納米材料的之間物質(zhì)量之比為1 1-4 1。
2.權(quán)利要求1所述的石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料，其特征在于制備方法按如下步驟 進(jìn)行1)氧化石墨納米片的制備在0°C冰浴下，將0.015-0. 072g石墨粉分散到20_25mL濃 硫酸中，攪拌下加入KMnO4,所加KMnO4的質(zhì)量是石墨的3_4倍，攪拌30-60分鐘，溫度上升 至30-35°C左右，加入40-50ml去離子水，攪拌20-30分鐘，加入10_15ml質(zhì)量濃度30%的 H2O2，攪拌5-20分鐘，經(jīng)過離心分離，用質(zhì)量濃度5% HCl溶液、去離子水和丙酮反復(fù)洗滌后 得到氧化石墨納米片；2)將鉬酸鹽溶解在去離子水中形成0.02 0. 07M的溶液，加入L-半胱氨酸為硫源和 還原劑，L-半胱氨酸與鉬酸鹽的物質(zhì)量的比為5 1 12 1，再將按第1)步所制備得到 的氧化石墨納米片加入該溶液中，第1)步所用石墨原料物質(zhì)的量與鉬酸鹽的物質(zhì)量之比 為1 1 4 1，超聲處理1-池，使氧化石墨納米片充分分散在水熱反應(yīng)溶液中，將該混 合物轉(zhuǎn)入內(nèi)襯聚四氟乙烯的水熱反應(yīng)釜中密封，在200-M0°C反應(yīng)20-3他，得到的產(chǎn)物用 離心分離，并用去離子水和無水乙醇洗滌、干燥，最后在90% N2-IO% H2氛圍中800-1000°C 熱處理池，得到石墨烯納米片與MO&的復(fù)合納米材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種石墨烯與MO&的復(fù)合納米材料的制備方法，其特征在于 所說鉬酸鹽為鉬酸鈉或鉬酸銨。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種石墨烯與MoS2的復(fù)合納米材料及其其制備方法，復(fù)合材料由石墨烯和MoS2納米材料復(fù)合構(gòu)成，石墨烯與MoS2納米材料的之間物質(zhì)量之比為1∶1-4∶1；其制備方法是先用化學(xué)氧化法將石墨制備成氧化石墨納米片，然后用鉬酸鹽溶解在去離子水中形成0.02～0.07M的溶液，加入L-半胱氨作為硫源和還原劑，L-半胱氨與鉬酸鹽的物質(zhì)量的比為5∶1～12∶1，再將氧化石墨納米片加入該溶液中，超聲處理使氧化石墨納米片充分分散在水熱反應(yīng)溶液中，將該混合物轉(zhuǎn)入水熱反應(yīng)釜中密封，通過一步水熱方法合成得到石墨烯與MoS2的復(fù)合納米材料，復(fù)合材料中石墨烯納米片與二硫化鉬的物質(zhì)量之比為1∶1-4∶1。本發(fā)明的方法具有反應(yīng)條件溫和和工藝簡單的特點(diǎn)。本發(fā)明合成的石墨烯與MoS2的復(fù)合納米材料作為新能源電池的電極材料、高性能國體潤滑劑和催化劑載體等具有廣泛的應(yīng)用。
文檔編號H01M4/139GK102142548SQ20111004646
公開日2011年8月3日 申請日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者常焜, 李輝, 陳衛(wèi)祥, 陳濤, 馬琳 申請人:浙江大學(xué)