[发明专利]一种超薄WS2纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉纳米材料制备领域，是一种超薄WS₂纳米材料的制备方法。

背景技术

近年来，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，WS₂作为过渡金属硫族化物中的重要一员，由于其特殊的层状结构，而使其具有许多奇特的性质，在WS₂的晶体结构中，S-W-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WS₂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WS₂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WS₂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。

WS₂具有很低的摩擦系数(0.03)，较高的抗极压性能和抗氧化性能(空气中450℃开始分解，650℃完全分解，真空中1100℃开始分解，2000℃完全分解)。适用于高温、高压、高真空、高负荷、高转速、高辐射、强腐蚀、超低温等各种苛刻条件下的润滑。同时，WS₂对金属表面有很好的吸附能力。可以添加在工程塑料中做成润滑原件或与某些挥发性溶剂混合均匀后、喷涂于金属表面，在冲锻中用以提高模具的寿命和工件表面的光洁度。二硫化钨粉剂也可与油类、脂类配成二硫化钨油剂、二硫化钨油膏、二硫化钨蜡及其他固体润滑块与润滑膜。

基于WS₂的特性，超薄WS₂纳米材料表现出比工业WS₂优良的特性，在各方面的表现更加稳定。因此，本发明公开了一种超薄WS₂纳米材料的制备方法，并在摩擦学、催化、锂电等领域具有良好的发展前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超薄WS₂纳米材料的制备方法，以提高及综合利用工业WS₂的电学、热学、催化和摩擦学等性能以及扩展其应用领域。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种超薄WS₂纳米材料的制备方法，步骤如下：

步骤1、将WS₂粉末置于行星式球磨机的球磨罐内，加入无水乙醇作为湿磨辅助剂，通入惰性气体作为保护气，设置转速和球磨时间进行球磨，将球磨后的样品进行干燥回收得到超细的WS₂纳米粉末；

步骤2、将步骤1中制得的超细的WS₂纳米粉末置于无水乙醇中制得悬浊液，将该悬浊液进行超声分散处理，最后将超声后的WS₂进行干燥处理，经过研磨后得到超薄WS₂纳米材料。

步骤1中，所述惰性气体为高纯氩气。

步骤1中，所述转速为200r/min，球磨时间为48h。

步骤2中，所述超声分散处理的时间为12h，干燥处理的时间为4h。

有益效果：

本发明的合成方法具有反应条件温和，工艺简单，产率高且重现性好的优点，所制备的超薄WS₂纳米材料可应用于润滑油添加剂、光电材料、储氢、光催化等领域。

附图说明

图1为制备的超薄WS₂纳米材料的XRD图。

图2为制备的超薄WS₂纳米材料的TEM图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1

(1)超细WS₂纳米材料的制备：将40g工业WS₂粉末置于行星式球磨机球磨罐内，加入无水乙醇作为湿磨辅助剂，通入高纯氩气作为保护气，设置200r/min的转速进行球磨48h，将球磨后的样品进行干燥回收得到超细的WS₂纳米粉末。