[发明专利]一种通过硫化烧结法制备g-C3N4/MoS2纳米复合材料的方法

说明书

本发明提供了一种通过硫化烧结法制备g‑C₃N₄/MoS₂纳米复合材料的方法，步骤如下：(1)混料：称量硫脲和三氧化钼，将两者置于球磨罐中球磨使其充分混合，得到灰白色粉末；(2)烧结：将步骤(1)中得到的灰白色粉末放在刚玉坩埚中置于通有惰性气体的管式炉中，升温至550～650℃，保温，自然冷却到室温，得到灰黑色粉末，即为g‑C₃N₄/MoS₂纳米复合材料。经过管式炉高温硫化制备的g‑C₃N₄/MoS₂异质结能够增加两者之间的结合效率，同时用g‑C₃N₄来修饰MoS₂可以很大的提高MoS₂作为润滑剂时的抗氧化、抗潮解及抗重载能力。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料领域，具体的是一种通过硫化烧结法制备g-C₃N₄/MoS₂纳米复合材料的方法。

背景技术

当前，过渡金属硫族化物MX₂(M＝Mo，W，Nb等；X＝S，Se，Te)，由于其独特的物理化学性质和新颖的结构，受到人们的广泛关注和深入研究，这些物质被广泛用作锂离子电池电极、润滑油添加剂、新型催化剂以及热电材料等，其中，MoS₂作为过渡金属硫族化物中的重要一员，由于其特殊的六方晶系层状结构，而使其具有许多奇特的性质，在MoS₂的晶体结构中，S-Mo-S层内通过强的化学键结合，而层与层之间通过弱的范德华力相结合，层与层很容易剥离，具有良好的各向异性及较低的摩擦系数。具有纳米结构的MoS₂在许多性能上得到了进一步提升，突出地表现在以下几个方面：比表面积极大，吸附能力更强，反应活性高，催化性能尤其是催化氢化脱硫的性能更强，可用来制备特殊催化材料与贮气材料；纳米MoS₂薄层的能带差接近1.78eV，与光的能量相匹配，在光电池材料上有应用前景；随着MoS₂的粒径变小，它在摩擦材料表面的附着性与覆盖程度都明显提高，抗磨、减摩性能也得到成倍提高。

g-C₃N₄是一种类似于石墨烯结构的聚合物半导体，C、N原子以sp²杂化形成高度离域的π共轭体系。g-C₃N₄不仅具有聚合物材料的来源广泛、价格较低优势，而且其优异的光催化性能也能够和传统无机半导体催化材料相媲美。g-C₃N₄因其独特的能带结构及优异的化学稳定性，且对可见光有一定的吸收，具有较好光催化性能，因此被广泛用作光催化剂，如光催化降解有机污染物、光催化析氢及光催化有机合成等。此外，研究人员采用了形貌调控、元素掺杂、半导体复合等策略，有效提高了其光催化活性。近来的研究表明，g-C₃N₄能增强复合材料的原有性能，因此g-C₃N₄基纳米复合材料在锂电、燃料敏化电池、超级电容器及润滑等领域具有潜在的应用前景。g-C₃N₄虽然在强度上不能与石墨烯相比，但其可以在温和的条件下由一系列含碳富氮的前驱物(三聚氰胺等)进行大量合成制备，其高度的稳定性、独特的电子结构和类石墨烯片层结构使其在润滑、催化剂载体、传感器、有机反应催化剂、光催化剂、气体存储等方面具有非常巨大的潜在应用价值，且被看做是最有希望补充碳材料在很多方面潜在应用的材料，由此引起了国内外学者和研究人员对这种具有无限潜力的新材料的孜孜不倦的探索。