[发明专利]一种二硫化钼纳米薄片的制备方法

说明书

本申请公开了一种二硫化钼纳米薄片的制备方法，其特征在于，采用化学气相沉积法；其中，化学气相沉积法中采用高低双温区加热方法；所述化学气相沉积法的原料包括钼源和硫源；所述钼源的位置位于所述硫源的下风向，衬底的位置位于所述钼源的下风向；所述衬底为带有纳米柱的衬底。该方法既可以在平面衬底上生长水平二硫化钼薄片，又可以在带有纳米柱的衬底上生长垂直二硫化钼薄片，材料直接在衬底上生长，不需加压，耗时短，成本低，工艺简便，可以大规模密集生长，可重复性强。

技术领域

本申请涉及一种二硫化钼纳米薄片的制备方法，具体涉及一种密集垂直片状二硫化钼纳米薄片材料的制备方法，属于材料、化学领域。

背景技术

作为一种类石墨烯二维材料，二硫化钼层间的范德华力与二硫化钼中的硫-钼键相比要弱许多，因此易于产生单层二硫化钼与二硫化钼层状纳米薄片。二硫化钼具有良好的机械、光学、电学及催化性质，在太阳能电池、光电探测器、场效应管和化学催化方面有着广阔的应用前景。

二硫化钼纳米片的边缘部分与内部相比，其催化性有着明显的增强。在相同的面积上，向上延伸的空间结构会比单纯的平铺有着更多的表面边缘(比表面积更高)。由于二硫化钼的边缘效应十分明显且表层二硫化钼的边缘效应比里层二硫化钼的边缘效应明显，故有着空间结构的二硫化钼纳米片比单纯的平铺于衬底表面的二硫化钼比表面积更高，更有利于二硫化钼边缘效应的展现。

在目前已有的二硫化钼制备方法中，化学气相沉积法以其生长规模较大、产品质量较高且生产工艺便捷而有别于各种形式的二硫化钼层间剥离法。为了制备具有空间结构的二硫化钼，增加二硫化钼的比表面积，现有的技术包括：利用平面上不同二硫化钼区域间的相互挤压与隆起实现制备具有空间结构的二硫化钼；在石墨烯表面产生二硫化钼点状团簇从而制备具有空间结构的二硫化钼；以钼酸铵和硫脲为反应物，利用高压釜反应制备具有空间结构的二硫化钼纳米团簇等。这些方法与相对完善的制备平面二硫化钼的方法相比，有很大的随机性或者反应条件要求高，这并不利于高比表面积的二硫化钼的制备与应用。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种二硫化钼纳米薄片的制备方法，该方法为常压下的化学气相沉积法，既可以在平面衬底上生长水平二硫化钼薄片材料，又可以在带有纳米柱的衬底上生长垂直二硫化钼薄片材料，与其他方法相比，该方法直接在衬底上生长，不需加压，耗时短，成本低，工艺简便，可以大规模密集生长，可重复性强，采用该方法制备的二硫化钼具有空间结构且比表面积高，是密集垂直片状二硫化钼纳米薄片材料。

所述二硫化钼纳米薄片的制备方法，其特征在于，采用化学气相沉积法；

其中，化学气相沉积法中采用高低双温区加热方法；

所述化学气相沉积法的原料包括钼源和硫源；

所述钼源的位置位于所述硫源的下风向，衬底的位置位于所述钼源的下风向；

所述衬底为带有纳米柱的衬底。

可选地，所述衬底为镍模板制作的带有纳米柱的氮化镓衬底。

可选地，所述衬底的纳米柱垂直于衬底表面。

优选地，所述纳米柱的高度为180nm，纳米柱的直径不限，位置任意分布。

可选地，所述二硫化钼纳米薄片为垂直片状；所述二硫化钼纳米薄片为单层或多层，高度不低于纳米柱的高度。

优选地，所述二硫化钼纳米薄片的致密度为1～10片/平方微米。

可选地，所述钼源包括任何可以反应得到三氧化钼的化学试剂中的至少一种。

可选地，所述钼源包括三氧化钼、钼酸铵、二氧化钼中的至少一种；所述硫源选自硫粉、硫矿石、硫矿粉中的至少一种；

所述钼源和硫源以三氧化钼和硫单质计量的质量比为1:10～1:8。