[发明专利]一种MoS2

说明书

本发明公开了一种MoS₂‑SnO₂‑碳纤维复合材料及其制备方法，包括采用二步水热法在碳纤维材料上包覆生长SnO₂纳米材料和在SnO₂‑碳纤维上二次生长MoS₂纳米材料。水热制备过程中无需任何模板和催化剂，工艺简单，产率高，且成本低廉，适合批量生产；在SnO₂包覆碳布上直接生长MoS₂纳米材料，所制备的纳米复合材料为“三明治”结构，包覆紧密，层次分明，可以作为光催化、电催化、太阳能电池、柔性传感器、场发射和锂离子电池负极材料。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，涉及一种MoS₂-SnO₂-碳纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

随着科技的不断发展，电子产品和智能设备开始不断向微型化、轻量化方向发展，柔性电子产品已经应用到人们生活的各个领域，例如可穿戴电子设备、柔性显示器件。碳纤维因为具有良好的柔韧性，被纺织成碳布，可以作为柔性电极广泛应用在各种电池、超级电容器等领域，将在下一代的纳米电子设备等领域得到广泛应用。

MoS₂是一种重要的半导体功能材料，MoS₂纳米材料被广泛的用做太阳能电池、敏感器件、光电器件、锂离子电池负极材料、光催化材料，电催化材料等。其中，在锂离子电池负极材料应用方面，MoS₂具有较高的理论容量，被认为是下一代锂离子电池负极材料的替代品，但由于在锂离子电池充放电过程中会产生较大的内应力从而对其负极材料造成较大的破坏，进而造成电池容量的严重衰减。

SnO₂是一种应用广泛的宽禁带半导体材料(Eg＝3.8eV)，性能稳定而无毒无害，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。现已有论文报导在碳布表面包覆SnO₂作为锂电负极材料，这样能有效解决内应力膨胀带来的问题。这种柔性薄膜材料还将在光催化方面开创一个新的思路，可以克服传统粉体材料光降解过程中带来的二次污染问题，易于回收。

若在SnO₂均匀包覆碳纤维的基础上，将MoS₂与SnO₂-碳纤维复合材料进行二次复合形成MoS₂包覆SnO2-碳纤维异质结构纳米复合材料，异质结的形成抑制了电子-空穴对的复合，加速了载流子迁移，增大了比表面积并且增多了有效位点，与传统复合材料相比，在光催化、锂电、超级电容器等方面的性能都有显著提高。因此，通过调控MoS₂纳米材料的生长工艺参数能够获得一种极具潜力的异质结构复合材料，在上述应用上具有重要意义。目前已经有科研工作者从事MoS₂@SnO₂纳米复合材料方面并取得了一定的成果，如中国专利CN105688944A公开了一种层状MoS₂-SnO₂纳米复合材料的制备方法：将二硫化钼粉进行分层反应形成混合液，加入氧化剂进行氧化插层反应，然后搅拌下加入SnO₂纳米粉末，继续搅拌均匀后得到插层MoS₂-SnO₂混合粉末；将插层 MoS₂-SnO₂混合粉末与爆炸剂混合，进行爆炸反应，冷却至室温后取出爆炸反应产物，即得到层状MoS₂-SnO₂纳米复合材料。其制备过程相对繁琐，反应需要高温环境，最重要的是过程中存在着安全隐患；另外，该方法只是制备出了复合粉体材料，对于纯粉体材料在光催化方面带来的不足并没有解决，这样大大限制了材料的性质和应用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明的第一个目的是提供一种 MoS2-SnO2-碳纤维复合材料，该材料形态学层次分明，MoS₂在SnO2-碳纤维上直接生长，所制备的纳米复合材料为“三明治”结构。