专利名称：一种二硫化钼纳米管及其制备方法
技术领域：
本发明涉及纳米材料领域，具体地，是一种二硫化钼(MoS2)纳米管及其制备方法。
背景技术：
二硫化钼具有类似于石墨的片层状结构，层内是很强的共价键，层间则是很弱的 范德瓦尔斯力，层与层很容易剥离，因此具有良好的各向异性和较低的摩擦系数；二硫化 钼纳米材料更是因为在高负荷、高真空、高/低温、强辐射和强腐蚀等特殊工况条件下仍然 具有优良的润滑性能和抗载能力，而被广泛应用于锂离子电池电极、储氢材料、主客体化合 物、扫描隧道显微镜(STM)探针和工业加氢脱硫催化剂等众多领域。迄今为止，人们已在二 硫化钼纳米材料的合成上进行了大量研究，例如Feldman Y等人用氧化物和硫化氢(H2S) 在还原气氛中通过高温气相反应合成了二硫化钼纳管(Feldman Y，Wasserman E，Srolvitz D J， et al. High Rate, Gas PhaseGrowth of MoS2 Nested Inorganic Fullerenes and Nanotubes[J] Science, 1995,267(5195) :222-225) ;Wen等人用Mo薄膜在H2S气氛中加 热2H-MoS2粉至1300。C，在覆盖的弓形钼箔上获得了 MoS2纳米管(Hsu W K， Chang B H， Terrones H， et al. An alternative routeto molybdenum disulfide nanotubes[J]. Am. Chem. Soc， 2000， 122(10) :10155-10158.) ;Margulls等在石英上沉积Mo膜(20nm厚)，
然后在500°C 60(TC的空气中氧化，再在850°C 105(TC用H2S和N2/H2混合气 体还原，最后得到嵌套的多面体层状结构的MoS2纳米管(Margulis L，Salitra G，Tenne R， et al. Nested fullerene21ike structures [J] Nature, 1993， 365 :113)。但是，在目前的 研究成果中，同一次反应过程得到的二硫化钼纳米管具有广泛的直径分布，通常在七至几 百个纳米不等，即二硫化钼纳米管的尺寸及尺寸分布的问题始终没有得到解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二硫化钼纳米管及其制备方法，该方法能够解决二硫 化钼纳米管的尺寸和尺寸分布的问题，制备得到的二硫化钼纳米管在尺寸和生长取向都具 有高度同向性。 上述目的是通过如下技术方案实现的以硫代钼酸铵((NH4)2MoS4)为原料，利用 AA0(阳极氧化铝)模板，以氢气(H2)为还原剂，以氮气(N2)为保护气体，通过模板上孔洞 的限制作用来控制产物的生长方向，从而在相对低的温度条件下，大量合成尺寸和生长取 向都具有高同向性的二硫化钼纳米管阵列。具体地，包括如下步骤 (1)以硫代钼酸铵为原料，溶于二甲亚枫(DMS0)中并过滤，配制成0. lmol/L的前 躯体溶液； (2)将商品AAO模板浸入步骤(1)的前躯体溶液中，浸泡IO分钟，再将AAO模板置 于7(TC烘箱中保温5分钟，以使二甲亚枫溶剂充分挥发，此步骤重复5 7遍；
(3)将上述已载有前躯体的模板放入水平的石英管式炉中，以200mL/min的流速 通入H2/N2的混合气体(混合气体中还原气体H2与保护气体N2的体积比为1 : 9)，同时以10°C /min的升温速率将石英管式炉中的温度升高至450°C 55(TC，保温lh以充分反应，
然后自然冷却至室温，停止通入H2/N2混合气体，即得二硫化钼纳米管。 本发明方法的成本价廉，生产工艺简单易控，制备得到的二硫化钼纳米管具有典
型的中空结构，管径分布均匀(约为lOOnm，与模板的孔径相对应)，管壁比较光滑并且是比
较直的刚性管，具有极高的同向性，可被用作扫描隧道显微镜(STM)探针和工业加氢脱硫
催化剂，适合大规模的工业生产。
图1为实施例1的
图2为实施例1的
图3为实施例2的
具体实施例方式以下通过具体实施方式
进一步描述本发明，由技术常识可知，本发明也可通过其 它的不脱离本发明技术特征的方案来描述，因此所有在本发明范围内或等同本发明范围内 的改变均被本发明包含。
实施例1 : 取硫代钼酸铵0. 26g，溶于10mL 二甲亚枫中并过滤，配制成0. lmol/L的前躯体溶 液，将商品AAO模板浸入该前躯体溶液中，浸泡10分钟，再将AAO模板置于7(TC烘箱中保温 5分钟以使二甲亚枫溶剂充分挥发，该过程重复5遍；将已载有前躯体的AAO模板放入水平 的石英管式炉中，以200mL/min的流速通入10%的H2/N2的混合气体(混合气体中还原气 体^与保护气体^的体积比为1:9)，同时以10°C /min的升温速率将石英管式炉中的温 度升高至45(TC，保温lh以充分反应，然后自然冷却至室温，停止通入IV^混合气体，即得 黑色的二硫化钼纳米管。 对本实施例的产物进行X线衍射分析，所得XRD图谱如图1所示，可见所有的衍射
峰都可以与2-H MoS2相对应，合成产品的X射线衍射图也有(002)衍射峰的偏移，这通常
被认为是IF_MoS2和纳米管的层间距由于形成时应力减小而增大所致。 对本实施例的产物进行电镜扫描以观察其微观形貌，所得SEM图片如图2所示，可
以看出所有产物均为两端开口 、管壁比较光滑且平直的刚性管状结构，而且尺寸分布均一
(约为100纳米)、排列整齐、同向性极高。 实施例2: 取硫代钼酸铵0. 26g，溶于10mL 二甲亚枫中并过滤，配制成0. lmol/L的前躯体溶 液，将商品AA0模板浸入该前躯体溶液中，浸泡10分钟，再将AA0模板置于7(TC烘箱中保温 5分钟以使二甲亚枫溶剂挥发，该过程重复7遍；将已载有前躯体的AA0模板放入水平的石 英管式炉中，以200mL/min的流速通入10 %的H2/N2的混合气体(混合气体中还原气体H2 与保护气体K的体积比为1 : 9)，同时以1(TC/min的升温速率将石英管式炉中的温度升 高至55(TC，保温lh以充分反应，然后自然冷却至室温，停止通入112/^2混合气体，即得黑色 的二硫化钼纳米管。 对本实施例的产物进行电镜扫描以观察其微观形貌，所得S EM图片如图3所示，
二硫化钼纳米管的XRD谱图。
二硫化钼纳米管的微观形貌图片。
二硫化钼纳米管的微观形貌图片。可以看出所有产物均为两端开口、管壁比较光滑且平直的刚性管状结构，而且尺寸分布均 一 (约为100纳米)、排列整齐、同向性极高。
权利要求
一种二硫化钼纳米管的制备方法，其特征在于包括如下步骤(1)以硫代钼酸铵((NH4)2MoS4)为原料，溶于二甲亚枫(DMSO)中并过滤，配制成0.1moL/L的前躯体溶液；(2)将商品AAO模板浸入步骤(1)的前躯体溶液中，浸泡10分钟，再将AAO模板置于70℃烘箱中5分钟，以使二甲亚枫溶剂完全挥发，此步骤重复5～7遍；(3)将上述已载有前躯体的模板放入水平的石英管式炉中，以200mL/min的流速通入H2/N2的混合气体(混合气体中还原气体H2与保护气体N2的体积比为1∶9)，同时以10℃/min的升温速率将石英管式炉中的温度升高至450℃～550℃，保温1h以充分反应，然后自然冷却至室温，停止通入H2/N2混合气体，即得二硫化钼纳米管。
2. 根据权利要求1所述方法制备得到的二硫化钼纳米管。
全文摘要
本发明公开了一种二硫化钼纳米管及其制备方法，是以硫代钼酸铵((NH4)2MoS4)为原料，利用AAO(阳极氧化铝)模板，以氢气(H2)为还原剂，以氮气(N2)为保护气体，通过模板上孔洞的限制作用来控制产物的生长方向，从而在相对低的温度条件下，大量合成尺寸和生长取向都具有高同向性的二硫化钼纳米管阵列，解决二硫化钼纳米管的尺寸和尺寸分布的问题。本发明方法工艺简单，成本低廉，制备得到的二硫化钼纳米管可以广泛用作固体润滑剂、加氢脱硫催化剂、半导体材料、插层材料以及无水锂电池材料等，并且适合大规模的工业生产。
文档编号B82B3/00GK101704552SQ20091018069
公开日2010年5月12日 申请日期2009年10月28日 优先权日2009年10月28日
发明者唐华, 曹可生, 李国伟, 李长生, 王芳菲 申请人:无锡润鹏复合新材料有限公司