[发明专利]一种层状MoS2‑SnO2纳米复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于金属钼技术领域，涉及二硫化钼复合材料，具体涉及一种层状MoS₂-SnO₂纳米复合材料的制备方法。

背景技术

由单层或少层二硫化钼构成的类石墨烯二硫化钼(Graphene-like MoS₂) 是一种具有类似石墨烯结构和性能的新型二维(2D)层状化合物，近年来以其独特的物理、化学性质而成为新兴的研究热点。类石墨烯二硫化钼是由六方晶系的单层或多层二硫化钼组成的具有“三明治夹心”层状结构的二维晶体材料，单层二硫化钼由三层原子层构成，中间一层为钼原子层，上下两层均为硫原子层，钼原子层被两层硫原子层所夹形成类“三明治”结构，钼原子与硫原子以共价键结合形成二维原子晶体；多层二硫化钼由若干单层二硫化钼组成，一般不超过五层，层间存在弱的范德华力，层间距约为0.65nm。

作为一类重要的二维层状纳米材料，单层或少层二硫化钼以其独特的“三明治夹心”层状结构在润滑剂、催化、能量存储、复合材料等众多领域应用广泛。相比于石墨烯的零能带隙，类石墨烯二硫化钼存在可调控的能带隙，在光电器件领域拥有更光明的前景；相比于硅材料的三维体相结构，类石墨烯二硫化钼具有纳米尺度的二维层状结构，可被用来制造半导体或规格更小、能效更高的电子芯片，将在下一代的纳米电子设备等领域得到广泛应用。

二硫化钼由于其较高的理论容量，被认为是下一代锂离子电池负极材料的替代品，近些年来已经被广大科研工作者所研究。但是由于锂离子充放电过程中带来的体积应力会对硫化钼纳米负极材料的结构产生很大的破坏，从而带来电池容量的迅速降低。因此，通过制备出具有一定结构稳定性的纳米材料成为解决上述问题的关键。

SnO₂作为一种极为成功的n型宽禁带半导体(Eg＝3.8eV)，有着注入成本低，毒性低，化学稳定性好等特点，一直在气体传感，裡离子电池以及场发射器件上有着广泛的应用。所以，若将层状结构MoS₂和SnO₂进行复合，形成MoS₂-SnO₂异质结纳米材料，则在此体系中，层状结构的MoS₂作为P 型窄禁带半导体(Eg＝1.8eV)，MoS₂和SnO₂会在复合接触处形成p-n异质结，从而抑制了电子-空穴负荷率，增大了比表面积并且增多了有效场发射点，这对MoS₂在光催化和场发射等方面的性能有着较大的提升，从而使其成为一种极具潜力的异质结复合材料。

公布号为CN201410086264A的中国发明专利公开了采用溶剂热结合煅烧的方法制备了用作锂离子电池负极材料的二氧化钛或二氧化锡纳米管与二硫化钼纳米片的纳米异质结。

公布号为CN201410542132A的中国发明专利公开了三维MoS₂-SnO₂异质半导体纳米材料及其制备方法，首先利用水热合成法合成MoS₂纳米花晶体，以该MoS₂纳米花作为基底材料，用水热合成法在MoS₂纳米薄片上均匀地生长出SnO₂纳米棒，得到三维MoS₂-SnO₂异质半导体纳米材料。

虽然采用上述方法制得了MoS₂-SnO₂复合纳米材料，但其采用水热法制备MoS₂，流程复杂，能耗大，不适合工业化生产，且对于采用MoS₂粉末作为原料制备层状复合材料没有提出有效解决方法，而对于矿产资源丰富的 MoS₂材料，对其进行合理化、高值化利用是目前发展的趋势。因此，探索一种采用MoS₂粉末作为原料制备层状MoS₂-SnO₂纳米复合材料的简易方法十分必要。

发明内容

基于现有技术中存在的问题，本发明提出了一种层状MoS₂-SnO₂纳米复合材料的制备方法，获得具有纳米尺度、性能优越的层状MoS₂-SnO₂纳米复合材料，解决现有的MoS₂-SnO₂复合材料制备流程复杂，能耗大，不适合工业化生产，且为颗粒状使得光催化和润滑性能较差的技术问题。