[发明专利]金属双氢氧化物/二硫化钼纳米复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，特别涉及一种以二硫化钼为支撑材料，在其片层表面沉积金属双氢氧化物的复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，单层二维纳米材料因其特殊的结构和性能而成为研究的热点，其中具有单层结构的过渡金属二硫化合物二硫化钼（MoS₂）及石墨烯等因二维纳米片层结构具有独特的物理、化学和力学等性能，而具有重要的科学研究意义和广泛的应用前景。特别是MoS₂具有典型层状结构，其层内是很强的共价键(S-Mo-S)，层间是较弱的范德华力，使得层间容易引入外来原子或分子且层与层之间容易剥离，因此，MoS₂是良好的合成复合材料的基体，被广泛的用于锂离子电池电极、光催化剂、润滑油添加剂、新型催化剂及热电材料等领域。最近，雷自强等将吡咯单体插层进入二硫化钼层间并引发聚合制得聚吡咯/二硫化钼纳米复合材料，并将其用于超级电容器，其电容量及循环稳定性获得明显改善(Guofu Ma,Hui Peng,Jingjing Mu,Haohao Huang,Xiaozhong Zhou,Ziqiang Lei，Journal of Power Sources229(2013)72-78)；张华等合成了一种几层二硫化钼片层覆盖二氧化钛纳米带的异质结构纳米复合材料，并将其用于光催化降解有机染料，研究表明二硫化钼与二氧化钛异质结构对有机染料有很强的吸附能力及优异的光催化降解有机染料性能(Weijia Zhou,Zongyou Yin,Yaping Du,Xiao Huang,Zhiyuan Zeng,Zhanxi Fan,Hong Liu,Jiyang Wang,and Hua Zhang,small2013,9,No.1,140–147)。

金属双氢氧化物（MN-LDH）是一类结构高度有序、且有多种优异功能的材料，其间存在离子键、共价键、氢键、静电力及范德华力相互作用。由于水滑石特殊的层状结构，层间阴离子多样性和可调性，为此类材料迅速发展提供了广阔空间，可作为新型高性能超级电容(张方，原长洲，张校刚，章罗江，徐科，物理化学学报，2010,26(12):3175-3180)。

为了将金属双氢氧化物和具有层状结构的单层二维纳米材料复合在一起以获得高性能的光催化材料及超级电容器电极材料，陈金华等将具有层状结构的石墨烯引入镍铝金属双氢氧化物制备出石墨烯/镍铝金属双氢氧化物复合材料并用于超级电容器，其电容量及循环稳定性获得明显改善(Zan Gao,Jun Wang，Zhanshuang Li,Wanlu Yang,Bin Wang,Mengjie Hou,Yang He,Qi Liu,Tom Mann,Piaoping Yang,Milin Zhang,Lianhe Liu,Chemistry of Materials,2011,23:3509-3516)。但到目前为止，将金属双氢氧化物与二硫化钼结合制备复合材料的研究还没有报道。

发明内容

本发明的一个目的是得到一种金属双氢氧化物/二硫化钼纳米复合材料。

本发明的另一目的是提供一种金属双氢氧化物/二硫化钼纳米复合材料的制备方法。

本发明还有一目的在于提供上述金属双氢氧化物/二硫化钼纳米复合材料在光催化材料和超级电容器电极材料中的应用。

为了实现上述目的，本发明提供了一种金属双氢氧化物/二硫化钼纳米复合材料，其包括二硫化钼和金属双氢氧化物。

优选地，包括含50重量%至90重量%的二硫化钼和10重量%至50重量%的金属双氢氧化物。

本发明提供的金属双氢氧化物/二硫化钼纳米复合材料可用于制备光催化材料及超级电容器电极材料。本发明所得的产品在二硫化钼片层表面均匀的沉积了金属双氢氧化物片层，其中金属双氢氧化物片层平均直径在50纳米左右，两种片层有较强的结合力，在超声以及高速搅拌过程中都不会发生金属双氢氧化物片层和二硫化钼片层脱离的现象。

本发明还提供了一种制备金属双氢氧化物/二硫化钼纳米复合材料的方法，其包括如下步骤：

1）制备二硫化钼悬浮液；

2）制备金属双氢氧化物悬浮物液；

3）将1）得到的二硫化钼悬浮液和2）得到的金属双氢氧化物悬浮液混合后搅拌反应，即获得金属双氢氧化物/二硫化钼纳米复合材料。