一种纳米纤维状聚钼酸类材料硫化制备二硫化钼纳米管的方法与流程

本发明涉及一种纳米纤维状聚钼酸类材料硫化制备二硫化钼纳米管的方法。

背景技术：
随着航天科技的发展，飞行器的设计者迫切需要性能优异的真空电接触润滑材料，以用于装备航天飞机的发动机和机载雷达等关键零部件[HiraokaN,Wear,249(2001)1014-1020.]。众所周知，碳纳米管(CNTs)具有很好的机械和润滑性能[FengY,ZhangM,XuY,Carbon43(2005)2685-2692.]，但它的润滑作用需要水蒸气的参与，且在高真空状态下，它的润滑性能并不理想。二硫化钼纳米管可以弥补CNTs性能的不足，并具有质轻、力学导热及电学性能优异等特点，特别适合于高真空状态下的润滑，如用于空间飞行器、卫星等领域[TenneR,RedlichM,ChemicalSocietyReviews39(2010)1423-1434.]。具有富勒烯管状结构的二硫化钼还具有极好的吸波性能。Zhu采用单轴冲击波测试二硫化钼富勒烯结构的动态抗压性能[ZhuY,SekineT,LiYH,etal.,AdvancedMaterials17(2005)1500-1503.]，发现富勒稀结构的二硫化钼具有极好的抗压吸波能力，且性能优于同样结构的二硫化钨，其最大抗压值高达25GPa，是如今发现的最坚勃的分子笼状结构，其抗压性能优于其他碳类笼状结构(在25GPa或更低压力下会发生坊塌或转化为其他金刚石类结构)。近年来，学者们开发了许多方法用于MoS2纳米管的制备。氧化铝模板法可以制备MoS2纳米管阵列[Rivera-EM,JournalofAppliedPhysics102(2007)094302-1-4.]，但制备周期长、工艺复杂，且收益率太小，难以大规模的推广应用。其他方法如气相沉积法[TENNER,MARGULISL,GENUTM,etal.,Nature360(1992)444-446；A.Zak,FeldmanY,AlperovichV,etal.,JournaloftheAmericanChemicalSociety122(2000)11108–11116.]、球磨(NH4)2MoS4晶体法[ChenJ,LiS-L,XuQ,etal.,ChemicalCommunications16(2002)1722-1723.]、C60诱导MoS2粉末转化法[MajaRemskarAM,ZoraSkraba,AdolfJesih,etal.,Science292(2001)479-481.]及高温流化床反应法[MargolinA,RosentsveigR,Albu-YaronA,etal.,JournalofMaterialsChemistry14(2004)617-624.]均可制备二硫化钼纳米管，然而，这些方法反应条件苛刻，制备工艺复杂，且纳米管的壁厚难以控制。因此，迫切需要开发出工艺更加简单且壁厚可控的方法以用于规模化制备二硫化钼纳米管，以期降低纳米管的制备成本，提高它的推广应用价值。

技术实现要素：
本发明是为弥补现有制备方法的不足，提供一种制备工艺简单、加工成本低、壁厚可控且可规模化生产制备二硫化钼纳米管的方法，所要解决的问题是通过纳米纤维状聚钼酸类材料硫化获得二硫化钼纳米管。本发明解决技术问题，采用如下技术方案：本发明纳米纤维状聚钼酸类材料硫化制备二硫化钼纳米管的方法，其特点在于：首先通过水热反应合成纳米纤维状聚钼酸类材料，然后以含负二价硫元素的硫化物或零价的硫单质作为硫源，在水热体系或气相体系中对聚钼酸类材料进行硫化，所得产物离心、洗涤、真空干燥，即获得二硫化钼纳米管。通过调节钼硫元素的摩尔比、硫化时间和反应温度来控制纳米管的壁厚。所述聚钼酸类材料为聚钼酸、聚钼酸铵基钠或聚钼酸盐。所述聚钼酸盐中阳离子为金属活动性在H之前的金属离子。纳米纤维状聚钼酸的合成方法参见[管自生,张玉,卢延军.无机材料学报.23(2008)：636-640]，具体如下：称取2.5g四水合钼酸铵加入20mL去离子水中，配制成0.1mol/L的钼酸铵溶液，在磁力搅拌器剧烈搅拌下缓慢滴加4mL1mol/L的HNO3溶液，并将适量溶解0.1gCTAB的水溶液快速加入上述溶液中，溶液中立即产生大量白色沉淀，将沉淀静置、洗涤并离心分离、干...