一种石墨相氮化碳/硫化钼复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种石墨相氮化碳/硫化钼复合材料的制备方法，属于无机纳米非金 属材料的制备技术领域。
【背景技术】
[0002] 石墨相氮化碳/硫化钼（g_C3N4/M〇S 2)复合材料，由于具有较高的热和化学稳定 性，新颖的光学和光电学特性，在催化、能量储存、电化学电池、荧光化学传感器等领域具有 广阔的应用前景。
[0003] 目前g_C3N4/MoS2复合材料制备方法主要包括原位合成法、物理混合等。 Lei Ge等通过分别单独制备出g-C3N4和MoS 2，然后进行混合焙烧制得M〇S2-g-C3N 4 样品(Lei Ge,Changcun Han,Xinlai Xiao and Lele Guo,Int.J.Hydrogen. Energ. 2013, 38, 6960-6969)。Qian Li等将g-C3N4和MoS 2在乙醇中混合后，通过超声 化学法制得 MoS2/C3N4异质结构材料（Qian Li, Ning Zhang, Yong Yang, Guozhong Wang and Dickon H.L.Ng, Langmuir, 2〇14,3〇,8965-8972)。Hui Zhao 等以（NH4)2MoS4为原 料在g-C3N 4纳米片上通过光分解沉积法制得g-C 3队/1/[032复合材料（Hui Zhao, Yuming Dong, Pingping Jiang, Hongyan Miao, Guang-Li Wang and Jingjing Zhang, J. Mater. Chem. A，2015)。上述8-(^4/^052复合材料的制备，都是以g-C 3N4作为本体材料，然后再 在其上面复合少量的M0S 2。Yidong Hou等将C3N4浸渍在（NH4)2MoS 4*，再在H2S气氛中 培烧制得 MoS2/C3N4复合材料（Yidong Hou，Anders B. Laursen, Jinshui Zhang，G uigang Zhang, Yongsheng Zhu, Xinchen Wang, Soren Dahl and Ib Chorkendorff, Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 3621-3625)。上述制备方法多采用两步法或多步法制备，操作步骤相对复 杂，不利于g-C3N 4/MoS2复合材料的进一步应用。
【发明内容】
[0004] 针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种石墨相氮化碳/硫化钼复合 材料的制备方法。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0006] 一种石墨相氮化碳/硫化钼复合材料的制备方法，步骤如下：
[0007] (1)将MoSjP氮源混合均匀，加入研磨剂研磨30-60min，至充分混合均匀得混合 物；MoS 2、氮源和研磨剂加入量的比为lmmol :(3-7)mmol :(l-3)ml ;利用研磨剂与材料的表 面能匹配的关系，在研磨过程中研磨剂与材料之间相互作用，克服材料层与层之间的范德 华力，最小化材料的表面能，进而使材料之间混合更加均匀。
[0008] ⑵将步骤⑴的混合物在N2气氛保护下，升温至500-600°C进行焙烧，焙烧时间 为3-5h，得到g-C 3N4/M〇S2复合材料。
[0009] 步骤（1)中，所述氮源为单氰胺、双氰胺、三聚氰胺或尿素。
[0010] 步骤⑴中，所述研磨剂为甘油或N-甲基吡咯烷酮（NMP)。 toon] 优选的，步骤（1)中，所述氮源为三聚氰胺。
[0012] 优选的，步骤（1)中，MoS2、氮源和研磨剂加入量的比为lmmol :5mmol :2ml。
[0013] 优选的，步骤（1)中，所述研磨剂为甘油。
[0014] 优选的，步骤（1)中，研磨时间为60min。
[0015] 步骤⑵中，升温的速率为5°C/min。
[0016] 优选的，步骤（2)中，焙烧温度为550°C。
[0017] 优选的，步骤（2)中，焙烧时间为4h。
[0018] 本发明方法制备得到的石墨相氮化碳/硫化钼复合材料为边长100-300nm的薄片 状。
[0019] 本发明的有益效果：
[0020] 本发明的制备方法是以氮源（三聚氰胺）作为剥离材料，利用三聚氰胺在形成 g_C3N4的过程中产生的气体来剥离MoS 2，使MoSJl数降低，层状MoS 2具有与体相材料完全 不同的性质特征，如MoS2的宏观材料是带隙在I. 2eV的间接带隙半导体，而单层的MoSJIJ 是带隙为I. 8eV的直接带隙半导体。单层的此$与MoS 2的宏观材料相比具有更大的比表 面积，更强的电子迀移率，在电化学传感器、电致发光、光催化等领域具有更广泛的应用。同 时控制焙烧温度和时间等条件使得三聚氰胺聚合停止于g_C 3N4，由此得到8-(：3队/^〇52复合 材料。采用本发明的方法一步法就能制备得到石墨相氮化碳/硫化钼复合材料，简化了制 备工艺，无需添加化学试剂，降低了生产成本，而且制备的g_C 3N4/M〇S2复合材料性能优异。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明实施例制备的产物的XRD图；
[0022] 图2为本发明实施例制备的产物的UV-vis光谱图；
[0023] 图3为本发明实施例制备的产物的FT-IR图；
[0024] 图4为本发明实施例2制备的产物的TEM图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合实施例对本发明作进一步的说明，应该说明的是，下述说明仅是为了解 释本发明，并不对其内容进行限定。
[0026] 实施例1 :石墨相氮化碳/硫化钼复合材料的制备
[0027] 具体制备方法如下：
[0028] (1)将MoSjP三聚氰胺按摩尔比为l:3(M〇SjP三聚氰胺质量分别取0· 160g， 0. 378g)混合均匀，加入2mL甘油后充分研磨60min ;
[0029] (2)将混合物在N2气氛保护下，以5°C /min的升温速率升温至550°C，焙烧4h，得 到g-C3N4/MoS 2复合材料。
[0030] 对制备得到的g-C3N4/M〇S 2复合材料分别采用XRD、UV-vis和FT-IR进行结构分析 和表征，其结果分别如图1、图2、图3所示。
[0031] 图1中a为此&原材料的XRD谱图，b为本实施例制备的g-c 3N4/M〇S2复合材料的 XRD谱图，与MoS2的标准卡片（PDF#73-1508)对比后发现完全对应，说明三聚氰胺的加入没 有改变MoS 2的结构。但是观察不到g-C3N4的衍射峰，说明g-C3N 4的量很少并且均匀分布在 MoS2 上。
[0032] 图2中a为此&原材料的UV-vis光谱图，b为本实施例制备的g-C 3队/^〇52复合 材料的UV-vis光谱图，在403,451，613和674nm处为MoS 2的特征吸收峰，未观察到g-C 3N4 的特征吸收峰，说明g_C3N4的含量很少，与XRD谱图结果相吻合。
[0033] 图3中a为