雷江蛟，唐謀金，季建偉，方俊飛（.陜西省催化基礎(chǔ)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，陜西 漢中 73000；.陜西省工業(yè)自動(dòng)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 漢中 73000）

二硫化鉬的合成及其表征

雷江蛟1，唐謀金1，季建偉1，方俊飛2
（1.陜西省催化基礎(chǔ)與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，陜西 漢中 723000；2.陜西省工業(yè)自動(dòng)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 漢中 723000）

以（NH4）2Mo7O24·4H2O為鉬源，CS2為硫源，成功用水熱法合成高純度納米二硫化鉬。研究了不同溫度對產(chǎn)物的影響，并用X射線衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）對產(chǎn)物進(jìn)行表征。結(jié)果表明，溫度對產(chǎn)物的晶化程度以及形貌有很大影響。

水熱法；二硫化鉬； 形貌

在過去幾年里，二維（2D）MoS2納米晶因其特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)，在眾多領(lǐng)域受到了越來越多的關(guān)注［1-3］。其層狀結(jié)構(gòu)類似于石墨烯，不僅具有獨(dú)特的三明治夾心結(jié)構(gòu)、比表面積大、良好的導(dǎo)電性能、強(qiáng)吸附能力以及反應(yīng)活性高等優(yōu)點(diǎn)，而且還具有結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)的各種優(yōu)點(diǎn)，在不同的催化過程如加氫脫硫、催化加氫、合成氣轉(zhuǎn)化為醇、水分裂［4-6］中可以提高其潛在的應(yīng)用價(jià)值，尤其是可以防止硫中毒，所以在催化領(lǐng)域具有優(yōu)異的應(yīng)用前景。

目前二硫化鉬最常用的合成方法是水熱溶劑熱法、電化學(xué)沉積法、機(jī)械剝離法、鋰離子插層剝離法、液相剝離法等［7-9］，其中水熱合成方法因反應(yīng)要求低、操作簡單、易于生成MoS2納米晶、無污染等優(yōu)點(diǎn)，備受廣大研究者的青睞。本文利用水熱法，采用CS2作為硫源，降低反應(yīng)溫度，成功制備了具有一定晶相的MoS2納米晶，通過X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）對其進(jìn)行了表征。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑和儀器

（NH4）2Mo7O24·4H2O（分析純），CS2（分析純），所有試劑使用前未經(jīng)進(jìn)一步處理。

德國布魯克AXS D8 粉末衍射儀，日立掃描電子顯微鏡S-4800等。

1.2MoS2的合成

取0.1g （NH4）2Mo7O24·4H2O溶于10mL水中，然后加入CS2（2mL），放入容積為20mL的聚四氟乙烯內(nèi)套筒中，用磁力攪拌器不斷攪拌使固體充分溶解，將內(nèi)套筒置于不銹鋼外套筒中，密封分別加熱至240℃和280℃，均保持12h，然后將樣品在室溫下冷卻，用1mol·L-1的NaOH溶液在60℃下處理2h，然后用去離子水離心和乙醇洗滌3次，將可溶性物質(zhì)除去，得到的黑色固體在60℃烘箱中干燥。

2　結(jié)果與討論

2.1MoS2的XRD分析

通過XRD對產(chǎn)物的晶體進(jìn)行了分析。圖1為不同溫度下產(chǎn)物的XRD譜圖，從中可以看到，不同溫度下的產(chǎn)物均出現(xiàn)了MoS2的特征衍射峰，但是在240℃下，結(jié)晶度不是很好，沒有出現(xiàn)（002）晶面的峰，特征峰不明顯，說明結(jié)晶度不好；而在280℃下，出現(xiàn)了（002）晶面的峰，結(jié)晶度有了明顯的提高，其特征峰（2 θ）為：14.50°、33.82°、39.82°、49.93°、59.93°，分別對應(yīng)的晶面為（002）、（100）、（103）、（105）、（110），與標(biāo)準(zhǔn)卡片JCPDS 37-1492上的衍射峰出現(xiàn)的位置基本吻合，產(chǎn)物為六方晶系，無其它雜峰出現(xiàn)，說明產(chǎn)物的純凈度較高。當(dāng)溫度在280℃的時(shí)候，有利于納米晶的生長。

圖1　不同溫度下水熱法合成MoS2樣品的 XRD譜圖

2.2MoS2的SEM表征

圖2為不同溫度條件下制備的MoS2的SEM形貌。從圖2中可看出，MoS2的形貌隨著溫度的變化有所變化。如圖2（a），當(dāng)溫度在240℃時(shí)，產(chǎn)物形貌主要以球狀形式存在，從圖2（b）可以看出，許多的粒徑不均勻的球形粒子無序、交錯(cuò)地負(fù)載在少數(shù)納米片上，團(tuán)聚比較嚴(yán)重。當(dāng)溫度在280℃時(shí)，如圖2（c）所示，產(chǎn)物形貌主要以片狀形式存在。從圖2（d）可看出，少數(shù)的MoS2納米片聚合在一起，呈現(xiàn)花狀結(jié)構(gòu)，不過花狀不明顯。

圖2　不同溫度下水熱合成MoS2的SEM圖片

3　結(jié)論

本文在水熱條件下成功合成了納米二硫化鉬，在反應(yīng)過程中通過調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的溫度，對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，結(jié)果表明，溫度對二硫化鉬層狀結(jié)構(gòu)的形成、納米的晶化程度及其微觀形貌都有著明顯的影響。通過XRD和SEM形貌表征可知，當(dāng)溫度達(dá)到280℃時(shí)，可以在水熱條件下得到純度比較高的片狀納米晶，并呈現(xiàn)花狀結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)有著較大的比表面積，在催化方面有著較大的應(yīng)用前景，也有利于與其他納米材料復(fù)合，這將為我們下一步的實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。

［1］ Xu M. S.， Liang T. ， Shi M. M.， Chen H. Z. Graphene-like two-dimensional materials ［J］. Chem. Rev.， 2013（113）：3766-3798.

［2］ Deng J.， Li H.， Xiao J.， Tu Y.， Deng D.， Yang H.， Tian H.， Li J.， Ren P.， Bao X. Triggering the electrocatalytic hydrogen evolution activity of the inert two-dimensional MoS2surface via single-atom metal doping ［J］. Energy Environ. Sci.，2015（8）： 1594-1601.

［3］ Huang H.， Du C.， Shi H.， Feng X.， Li， J.， Tan Y.， Song W. Water-Soluble Monolayer Molybdenum Disulfi de Quantum Dots with Upconversion Fluorescence ［J］. Part. Part. Syst. Charact.， 2015（320）： 72-79.

［4］ Moses P. G.， Grabow L. C.， Fernandez E. M.， Hinnemann B.， Topsoe H.， Knudsen K. G.， Norskov J. K. Trends in hydrodesulfurization catalysis based on realistic surface models［J］. Catal. Lett.， 2014（144）： 1425-1432.

［5］ Zaman S.， Smith K. J. A Review of Molybdenum Catalysts for Synthesis Gas Conversion to Alcohols： Catalysts，Mechanisms and Kinetics［J］. Catal. Rev.， 2012（54）： 41-132.

［6］ Deng J.， Yuan W. T.， Ren P. J.， Wang Y.， Deng D. H.， Zhang Z.， Bao X. H. High-yield and high-solubility nitrogen-doped carbon dots： formation， fluorescence mechanism and imaging application［J］. RSC Adv.， 2014（4）： 34733-34738.

［7］ Y. Feldman， E. Wasserman， D. J. Srolovitz， R.Tenne. Science， High-Rate， Gas-Phase Growth of MoS2Nested Inorganic Fullerenes and Nanotubes［J］. 1995， 267（5195）：222-225.

［8］ 傅重源，邢淞，沈濤，邰博，董前民，舒海波，梁培.水熱法合成納米花狀二硫化鉬及其微觀結(jié)構(gòu)表征［J］.物理學(xué)報(bào)，2015，64（1）：212-217.

［9］ Savjani N.， Lewis E. A.， Bissett M. A.， Brent J. R. ， Dryfe R. A. Haigh W.， S. J.， Brien P. O’. Synthesis of Lateral Size-Controlled Monolayer 1H-MoS2@Oleylamine as Supercapacitor Electrodes［J］. Chem. Mater.， 2016， 28（2）：657-664.

Synthesis and Characterization of Molybdenum Disulfide

LEI Jiang-jiao1， TANG Mou-jin1， JI Jian-wei1， FANG Jun-fei2
（1.Shaanxi Province Key Laboratory of Catalytic Foundation and Application， College of Chemical and Environment Science，Shaanxi University of Technology， Hanzhong 723000， China； 2. Shaanxi Province Key Laboratory of Industrial Automation，Hanzhong 723000， China）

The nano-scale MoS2microspheres was successfully synthesized by hydrothermal reaction using （NH4）2Mo7O24·4H2O and CS2as precursors. The effects of different temperature on the product were studied， and the products were characterized by X-ray diffraction （XRD） and scanning electron microscope （SEM）. The results showed that the temperature had a great influence on the crystallization degree and morphology of the product.

nano-scale MoS2； hydrothermal reaction； morphology

O 614. 61+2

A

1671-9905（2016）08-0004-02

陜西省教育廳專項(xiàng)科研項(xiàng)目（15Jk1115）

通訊聯(lián)系人：季建偉（1982-），男，山東人，博士，主要研究方向?yàn)楦叻肿硬牧吓c功能納米材料的制備。電話：13289161689，E-mail：jjwlnu@foxmail.com

2016-06-21