一种利用氧化少层硫化钼制备非晶氧化钼纳米片的方法与流程

本发明属于非晶氧化钼纳米材料制备技术领域，具体涉及一种利用氧化少层硫化钼制备非晶氧化钼纳米片的方法。

背景技术：

氧化钼纳米片是一种新型的气体传感、生物检测和催化的纳米材料，是目前理想的二维纳米材料。低廉的、高活性的、高灵敏度的氧化钼在能源转化、光学器件、电学器件等领域有重大的应用前景。然而，由于非晶氧化钼纳米片高活性且易于聚集，故在制备非晶氧化钼时采用化学气相沉积(Madeleine Diskus, Ola Nilsen, et al. J. Vac. Sci. Technol. A, 2012, 30, 01A107-1)、水热法(Jihyun Jang, Sang-Mo Kim, et al. Isr. J. Chem. 2015, 55, 604– 610)等制备方法。在非晶氧化钼纳米材料的制备和应用中，为了降低生产成本和达到绿色环保的目的，要利用简单易得的原材料和探索一种更简单的非晶氧化钼纳米材料的制备技术，这仍然是一种挑战。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种利用氧化少层硫化钼制备非晶氧化钼纳米片的方法，以提供一种原材料更为简单易得、过程更为绿色的非晶氧化钼纳米片的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种利用氧化少层硫化钼制备非晶氧化钼纳米片的方法，制备体相硫化钼在乙醇水溶液中的分散液，将分散液烘干后进行煅烧，煅烧后的产物进行超临界二氧化碳处理使部分氧化的硫化钼转变成非晶氧化钼纳米片。

其中，将体相硫化钼在乙醇水溶液中进行2-6h优选4h的水浴超声，然后将分散液在40-100℃优选60℃进行烘干获得氧化少层硫化钼。

所述的乙醇水溶液中乙醇的体积百分比为10-90%，优选为45%。

分散液中体相硫化钼的浓度为5-15mg/ml。

煅烧的温度优选为300～400℃，时间为60～120min。

进行超临界二氧化碳处理的条件为：压力12～20Mpa，温度40～120℃，磁力搅拌下反应3h后释放二氧化碳卸压。

进行超临界处理后，将产物进行离心分离取上清液。具体可在离心管中进行。

离心速率为2000-10000转/min，优选为6000转/min。运转时间为5-30min。

进一步，将上清液在40-100℃优选60℃下烘干得到非晶氧化钼纳米片。

优选的，将煅烧后得到的少层硫化钼再次分散于10-90%优选45%的乙醇水溶液中超声1-4h分散均匀后再进行超临界二氧化碳处理。再次超声使得分散更为均匀，但对获得非晶氧化钼纳米片并无大的影响。

本发明所述分散液的制备以及再次超声的进行优选在剥离烧杯中进行。

本发明提供了一种基于氧化少层硫化钼后超临界二氧化碳处理实现相转变得到非晶氧化钼纳米片的方法。方法利用体相硫化钼在乙醇水溶液中超声得到单层或少层硫化钼纳米片，在空气环境下高温煅烧氧化得到部分氧化的硫化钼，再通过超临界技术，由于高扩散性的二氧化碳在不同结构上吸附的强度的不同产生应力，促使结构相转变的发生。同时，作为小分子的二氧化碳稳定了产生的非晶相从而得到非晶结构的氧化钼纳米片。本发明中，煅烧温度和时间的选择，以及超临界流体条件等对控制硫化钼纳米片向氧化钼纳米片的无序化转化具有重要意义，同时对获得非晶氧化钼的结构起决定作用。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

本发明利用原始的、没有经过改性剥离的少层硫化钼来制备非晶态氧化钼纳米片，比利用化学气相沉积法得到的非晶氧化钼的成本更为低廉，原料更为易得。从整个制备过程上，本发明简单易行，环保无污染，在能源转换、光学器件、电学器件等领域有重大的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例1过程中得到的单层硫化钼纳米片的HRTEM图片。

图2为本发明实施例1煅烧氧化并再次超声后获得的硫化钼的HRTEM图片。

图3为本发明实施例1所制备非晶氧化钼纳米片的HRTEM图片。

图4为本发明实施例1所制备非晶氧化钼纳米片的Raman图谱。

具体实施方式

以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：

实施例1

将100mg硫化钼分散于10ml的乙醇体积比为45%的水溶液中，然后将含有溶液的烧杯水浴超声4h，再在60℃环境下于烘箱中烘干。将烘干得到的少层硫化钼在炭化炉中350℃空气环境下煅烧90min，将煅烧氧化后的少层硫化钼再次分散于45%的乙醇/水溶液中第二次超声1h，分散均匀后转移到反应釜中。向反应釜中注入二氧化碳使其达到超临界状态（16Mpa，80℃），并在磁力搅拌下反应3h后释放二氧化碳进行卸压。将超临界处理后的样品转移到50ml离心管中，之后用离心机以6000转/min的转速运转5min，取上清液并在60℃烘箱中烘干得到非晶氧化钼纳米片。

其中，将剥离的少层硫化钼（非烘干，溶液态）在碳支持膜上用透射电镜表征，其HRTEM见图1；将在空气中煅烧氧化并再次超声后得到的硫化钼在碳支持膜上用透射电镜表征，其HRTEM见图2；将最终得到的非晶氧化钼纳米片在碳支持膜上用透射电镜表征，其HRTEM见图3；所制备非晶氧化钼纳米片的Raman图谱见图4。

实施例2-3

变化下体相硫化钼在分散液中的浓度分别为5mg/ml以及15mg/ml，制备获得非晶氧化钼纳米片。

实施例4-8

变化乙醇水溶液中乙醇的体积比分别为10%、30%、50%、70%以及90%，制备获得非晶氧化钼纳米片。

实施例9-13

变化煅烧温度分别为300℃、320℃、360℃、380℃以及400℃，制备获得非晶氧化钼纳米片。

实施例14-17

变化煅烧时间分别为60min、80 min、100 min、120 min，制备获得非晶氧化钼纳米片。

实施例18

变化超临界二氧化碳处理条件为：压力12 Mpa，温度 120℃，制备获得非晶氧化钼纳米片。

实施例19

变化超临界二氧化碳处理条件为：压力20 Mpa，温度 40℃，制备获得非晶氧化钼纳米片。