[发明专利]制备碳包覆纳米二氧化钼材料及方法

说明书

技术领域

本发明属于无机纳米材料合成领域。更具体的说，涉及一种水热或溶剂热碳包覆纳米二氧化钼材料的尺寸控制合成。 

背景技术

二氧化钼材料具有低金属电阻、高化学稳定性和环境友好等特征。其在很多研究领域具有重要的应用，包括传感器、电致变色器件、锂离子电池、超级电容器及太阳能电池等，因而越来越受到研究者的广泛关注。纳米二氧化钼材料由于其更有利于电子的传导和离子的传输，因而在电化学领域具有潜在的应用价值，包括作为锂离子电池的负极材料（如文献1：J.H.Ku,Y. S.Jung,K.T.Lee,C.H.Kim and S.M.Oh,Journal of the Electrochemical Society 2009,156,A688和文献2：Q.S.Gao,L.C.Yang,X.C.Lu,J.J.Mao,Y.H.Zhang,Y. P.Wu and Y.Tang,Journal of Materials Chemistry 2010,20,2807）。碳包覆纳米二氧化钼材料的合成更有利于提高材料在电化学应用中的电导性和化学稳定性。 

纳米二氧化钼材料的主要制备方法包括高温气体还原法、惰性气氛下热蒸发法、溶液还原合成等。然而，大部分方法制备的纳米二氧化钼材料的尺寸都大于50nm，不利于材料应用过程中载流子的快速传输，因而限制了其在电化学应用中性能的提高。同时纳米二氧化钼材料本身导电性能在实际应用中有待提高。而小尺寸碳包覆纳米二氧化钼材料的制备，既可以利用碳包覆有效提高材料的导电性又可以利用小的纳米尺寸实现载流子的加强利用，因而成为纳米材料制备领域中的难点。 

发明内容

本发明的目的是克服上述现有制备技术中的不足，提供一种小尺寸碳包覆纳米二氧化钼材料制备的方法。 

本发明提供了一种制备小尺寸碳包覆纳米二氧化钼材料及方法，该方法采用绿色环保且易得的还原性糖类作为双功能剂，即作为钼前躯体的温和还原剂又作为碳的前躯体，从而利用水热或溶剂热法一步制备得到尺寸可调变的小尺寸碳包覆纳米二氧化钼材料。 

一种制备碳包覆纳米二氧化钼材料的方法，步骤如下： 

1）在溶剂中加入还原性糖类和钼前躯体，形成混合物；还原性糖类和钼前躯体的比例按还原糖的摩尔数与Mo⁶⁺的摩尔数之比为1：1-10：1，糖类和钼前躯体的质量之和与溶剂的质量比为1：2-1：50。 

2）将混合物装入反应釜中，在加热温度为100℃-250℃下晶化；晶化时间2h–48h后，将上述反应釜冷却到室温，得到晶化后的产物。 

3）用水或二甲基甲酰胺清洗晶化后得到的产物，然后离心分离制得碳包覆纳米二氧化钼材料。 

所述的溶剂是选自水、乙醇和丙酮中的一种或几种的混合物。 

所述还原性糖类是选自葡萄糖、果糖、半乳糖、乳糖、麦芽糖中的一种或几种的混合物。 

所述的钼前躯体是三氧化钼、钼酸钠、磷钼酸或钼酸铵之一。 

所制备的小尺寸碳包覆二氧化钼材料为纳米棒状结构，棒宽均小于50nm。 

本发明的效果是：可制备小尺寸（棒宽小于50nm）碳包覆二氧化钼纳米棒状材料，通过改变糖类与钼前躯体的比例，改变晶化的温度或是晶化的时间可以控制材料的尺寸。本发明方法具有操作简单、原料易得且环境友好的特点。 

附图说明

图1是实施例2所制备碳包覆纳米二氧化钼材料的透射电镜照片； 

图2是实施例1，2，3所制备碳包覆纳米二氧化钼材料的的XRD衍射对比图； 

图3是实施例4所制备碳包覆纳米二氧化钼材料的透射电镜照片； 

图4是实施例5所制备碳包覆纳米二氧化钼材料的透射电镜照片。 

具体实施方式

实施例1 

在40ml水中加入1.0g果糖和1.1g钼酸钠（Na₂MoO₄），形成混合物（还原糖的摩尔数与Mo⁶⁺的摩尔数之比为1：1，糖类和钼前躯体的质量之和与溶剂的质量比为1：19）；将混合物装入反应釜中，在加热温度为160℃下晶化；晶化时间4h后，将上述反应釜冷却到室温，得到晶化后的产物；用水清洗晶化后得到的产物，然后离心分离制得碳包覆纳米二氧化钼材料。其XRD衍射图见图2中的1所示，衍射峰的峰位置和峰强度与XRD衍射峰数据库的JCPDS card(32-0671)相符合，可见所制备得到的为单斜结构的MoO₂产品。 

实施例2