[发明专利]一种球状二硫化钼及制备方法和其应用

说明书

本发明公开了一种水热合成球状二硫化钼(MoS₂)的方法，以多钼酸有机铵盐为钼源，L‑半胱氨酸或谷胱甘肽为硫源，溶剂热制备得到直径500～1000nm的球状MoS₂。本发明方法简单，反应条件易于控制，球状MoS₂产率高，产物表面由MoS₂纳米片堆叠而成。该球状MoS2应用于多环芳烃加氢过程中，表现出优异的催化性能，具有很高的应用价值。

技术领域

本发明属于无机纳米材料合成领域，具体涉及一种球状二硫化钼材料的制备方法，并将其应用于多环芳烃加氢过程中。

背景技术

MoS₂具有良好的光、电、润滑、催化等性能，使其在电子探测、固体润滑、多相催化、储气材料及石油化工等方面有较好的应用潜力。MoS₂具有典型的层状结构，层与层之间以较弱的范德华力相结合，容易剥离，且层与层之间容易插入离子。单原子层中每个钼原子被六个硫原子所包围，呈兰角棱柱状，暴露出很多Mo-S棱面，可作为催化活性中心。纳米尺寸的MoS₂具有量子尺寸效应、表面效应、暴露更多的活性中心等优点，使其具有更大的应用潜力。此外，纳米MoS₂的纯度、尺寸、形貌和晶相结构对其性能均具有较大的影响。因此，制备具有高纯相、可控形貌、尺寸的纳米MoS₂对开发高性能的MoS₂材料具有重要的意义。

球形纳米MoS₂具有较大的比表面积，较高的催化活性等优势成为人们研究的一个热点。目前，关于球形MoS₂的制备主要集中在溶液化学合成，尤其是水热或溶剂热方法。中国专利CN101851006A公布了一种以醇类做溶剂，采用多种钼源化合物(包括钼酸铵、钼酸纳、仲钼酸铵等)和硫源化合物(包括硫代乙酰胺、硫脲、硫、硫化铵等)做原料的超声辅助的溶剂热合成MoS₂的合成过程，可得到MoS₂微米球。中国专利CN103086436A公布了一种以二水合硫化钼，硫代乙酰胺为原料，无机盐K₂CrO₄辅助的水热合成方法制备了由棒状结构的MoS₂堆积而成花状微米球。Tian等以七钼酸铵，硫化纳作为原料，盐酸羟胺作为还原剂，十二烷基苯磺酸纳作表面活性剂，采用化学还原低温水热的合成过程制备了MoS₂纳米球(Material Letter,2006,60,527-529)。在无机盐辅助和化学还原低温水热的过程中，产物中易残留杂原子，很难得到纯相的MoS₂。Tang等以钼酸纳，硫脲为原料，以去离子水作为溶剂，CTAB辅助的水热合成花状MoS₂微米球(MicroNano Letters,2013,164 168)。MoS₂片层堆积的比较松散，球体表面粗糙，粒径不均一且颗粒间团聚严重。赵兴蕾等以钼酸钠和硫代乙酰胺为原料，以去离子水作为溶剂，在十六烷基溴化铵为表面活性剂，pH为8的条件下制得了MoS₂微米球。球体粒径不均一，团聚现象严重，且表面活性剂和pH对产物的结构、形貌影响较大。在强酸和碱性环境中，产物均为二氧化钼、三氧化钼和二硫化钼的混合物(青岛科技大学学报,2014,137-140.)水热或溶剂热过程中，硫源、钼源、溶剂、pH等条件对产物的结构，尺寸和形貌均有较大的影响。但水热合成的纳米级产物往往易团聚，尺寸和形貌难以调控。因此，水热合成高纯相的棒状纳米MoS₂具有非常重要的意义。