二硫化鎢納米棒的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種二硫化媽納米棒的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]納米結(jié)構(gòu)材料具有獨(dú)特的物理學(xué)、化學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)和力學(xué)性質(zhì)。由于其具有密度小、比表面積大等優(yōu)點(diǎn)，其在填充材料、藥物傳輸、催化等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用前景。因此，開展此類材料的制備研究，具有非常重要的意義。已有的研究表明，過渡金屬的二硫化物具有獨(dú)特的性質(zhì)，它們可以作為光敏材料、催化劑、潤(rùn)滑劑、高能量電池的陰極材料等。
[0003]二硫化鎢(WS2)具有類似石墨片層的層狀結(jié)構(gòu)，層內(nèi)是很強(qiáng)的共價(jià)鍵，層間則是很弱的范德華爾斯力，層與層很容易剝離，具有良好的各向異性及較低的摩擦系數(shù)。二硫化鎢因其具有獨(dú)特的理化性能，而在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，例如固體潤(rùn)滑劑、石油化工生產(chǎn)脫硫催化劑、彈性涂層材料、儲(chǔ)氫材料、儲(chǔ)鋰電極材料、催化加氫等。
[0004]迄今用于制備納米二硫化鎢的方法主要有高溫?zé)岱磻?yīng)(氣固反應(yīng)、固相燒結(jié)等)與低溫溶劑熱合成法(水熱法、溶液化學(xué)反應(yīng)等)。人們采用高溫?zé)岱磻?yīng)方法制備了二硫化鎢納米管、納米片、納米花等，而二硫化鎢納米棒的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道較少，且現(xiàn)有技術(shù)成本高、工藝復(fù)雜;而采用低溫合成成本較低，形貌相對(duì)可控，但相關(guān)報(bào)道較少。
[0005]公開號(hào)為CN102701283A的中國(guó)發(fā)明專利公開了“一種二硫化鎢納米棒的制備方法”，其方法為將(NH4)2W04、CS(NH2)2、NH20H.HCl以及表面活性劑溶于水中，然后將溶液移入不銹鋼反應(yīng)釜密封恒溫反應(yīng)，分離、洗滌、干燥反應(yīng)產(chǎn)物，得到二硫化鎢納米棒。但是，該方法得到的二硫化媽納米棒直徑約為20?lOOnm，長(zhǎng)度在0.l~2um之間，該二硫化媽納米棒最小長(zhǎng)度尺寸為納米級(jí)，最大長(zhǎng)度尺寸為微米級(jí)，長(zhǎng)度差較大，尺寸分布不均勻，影響其在光化學(xué)等領(lǐng)域中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種二硫化鎢納米棒的制備方法，制備的二硫化鎢納米棒長(zhǎng)度分布集中，尺寸均勻性好，分散性好，具有可見光吸收性能。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種二硫化鎢納米棒的制備方法，包括以下步驟:
(1)將鎢酸鈉、鹽酸羥胺和硫脲以1:1.5?3:3?5的摩爾比溶于水中，充分?jǐn)嚢枞芙庑纬赏该鞯娜芤?，再用酸調(diào)節(jié)溶液的PH值至5?6;
(2)往步驟(I)得到的溶液中加入混合表面活性劑，攪拌溶解;所述混合表面活性劑由CTAB、CTAC和Fl27以1:1.5-3:0.6-1.8的摩爾比混合組成，所述混合表面活性劑與鎢酸鈉的摩爾比為1: 5-10；
(3)將步驟(2)得到的溶液移入不銹鋼反應(yīng)釜中，密封，在170?200°C下反應(yīng)10?24h;
(4)將步驟(3)得到的反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫，分離、洗滌、干燥反應(yīng)產(chǎn)物，得到二硫化鎢納米棒。
[0008]進(jìn)一步，所述步驟(I)中，鎢酸鈉、鹽酸羥胺和硫脲的摩爾比為1:2: 4。
[0009]進(jìn)一步，所述步驟(2)中，混合表面活性劑由CTAB、CTAC和F127以1: 1.8:1.2的摩爾比混合組成，混合表面活性劑與鎢酸鈉的摩爾比為I: 7。
[0010]進(jìn)一步，所述步驟(3)中，反應(yīng)溫度為180°C，反應(yīng)時(shí)間為18h。
[0011 ]進(jìn)一步，所述步驟(4)中，分離、洗滌、干燥反應(yīng)產(chǎn)物的具體步驟為:將反應(yīng)產(chǎn)物離心分離，然后棄去上層清液，分別用去離子水和無水乙醇洗滌黑色沉淀，所得產(chǎn)物于60°C真空干燥箱中干燥。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:
本發(fā)明利用由CTAB (十六烷基三甲基溴化銨)、CTAC (十六烷基三甲基氯化銨)和Fl 27(分子式為E0106P070E0106，乙氧基-丙氧基形成的兩性三嵌段聚合物)組成的特殊的混合表面活性劑與鎢酸鈉、鹽酸羥胺和硫脲水熱反應(yīng)制備二硫化鎢納米棒;本發(fā)明制備的二硫化媽納米棒直徑為20?10nm，長(zhǎng)度為200?350nm，最大長(zhǎng)度差小于150nm，長(zhǎng)度分布集中，尺寸均勻性好，并且分散性好;同時(shí)，本發(fā)明制備的二硫化鎢納米棒具有意料不到的可見光吸收性能，在光催化方面將具有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0013]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明:
圖1為實(shí)施例1制備的二硫化鎢納米棒的XRD圖；
圖2為實(shí)施例1制備的一■硫化媽納米棒的電鏡照片；
圖3為實(shí)施例1制備的二硫化鎢納米棒的吸收光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0015]實(shí)施例1
實(shí)施例1的二硫化鎢納米棒的制備方法，包括以下步驟:
(1)將lg(3mmol)媽酸鈉、0.42g(6mmol)鹽酸輕胺和0.91g(12mmol)硫脲溶于60ml水中，充分?jǐn)嚢枞芙庑纬赏该鞯娜芤?，再?mol/L的鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH值至5.5;
(2)往步驟(I)得到的溶液中加入0.43mmol混合表面活性劑，攪拌溶解;所述混合表面活性劑由CTAB、CTAC和F127以1: 1.8:1.2的摩爾比混合組成；
(3)將步驟(2)得到的溶液移入不銹鋼反應(yīng)釜中，密封，在180°C下反應(yīng)18h;
(4)將步驟(3)得到的反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫，將反應(yīng)產(chǎn)物離心分離，然后棄去上層清液，分別用去離子水和無水乙醇洗滌黑色沉淀，所得產(chǎn)物于60°C真空干燥箱中干燥，得到二硫化媽納米棒。
[0016]圖1為實(shí)施例1制備的二硫化鎢納米棒的XRD圖，圖中可見實(shí)施例1制備的二硫化鎢納米棒XRD峰位與標(biāo)準(zhǔn)衍射圖相一致，實(shí)施例1制備的二硫化鎢納米棒純度為100%。
[0017]圖2為實(shí)施例1制備的二硫化鎢納米棒的電鏡照片，該二硫化鎢納米棒直徑為20?lOOnm，長(zhǎng)度為200?350nm，最大長(zhǎng)度差小于150nm，長(zhǎng)度分布集中，尺寸均勾性好，并且分散性好。
[0018]圖3為實(shí)施例1制備的二硫化鎢納米棒的吸收光譜圖，該吸收光譜圖采用島津UV-2550紫外可見分光光度計(jì)測(cè)試得到，圖中可見實(shí)施例1制備的二硫化鎢納米棒在380?510nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)有明顯的吸收峰，在670?710nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)也有一定的吸收峰，且兩處吸收峰彼此連接，在可見光區(qū)域形成了一個(gè)比較寬的吸收范圍；而二硫化鎢本體材料的特征吸收峰在920nm處，自可見光范圍內(nèi)無吸收性能;證明了實(shí)施例1制備的二硫化媽納米棒具有意料不到的可見光吸收性能，在光催化方面將具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0019]實(shí)施例2
實(shí)施例2的二硫化鎢納米棒的制備方法，包括以下步驟:
(1)將lg(3mmol)媽酸鈉、0.32g(4.5mmol)鹽酸輕胺和0.68g(9mmol)硫脲溶于60ml水中，充分?jǐn)嚢枞芙庑纬赏该鞯娜芤海儆?mol/L的鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH值至5;
(2)往步驟(I)得到的溶液中加入0.6mmol混合表面活性劑，攪拌溶解;所述混合表面活性劑由CTAB、CTAC和Fl 27以1: 1.5:0.6的摩爾比混合組成；
(3)將步驟(2)得到的溶液移入不銹鋼反應(yīng)釜中，密封，在170°C下反應(yīng)24h;
(4)將步驟(3)得到的反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫，將反應(yīng)產(chǎn)物離心分離，然后棄去上層清液，分別用去離子水和無水乙醇洗滌黑色沉淀，所得產(chǎn)物于60°C真空干燥箱中干燥，得到二硫化媽納米棒。
[0020]實(shí)施例3
實(shí)施例3的二硫化鎢納米棒的制備方法，包括以下步驟:
(1)將lg(3mmol)媽酸鈉、0.63g(9mmol)鹽酸輕胺和1.14g(15mmol)硫脲溶于60ml水中，充分?jǐn)嚢枞芙庑纬赏该鞯娜芤?，再?mol/L的鹽酸調(diào)節(jié)溶液的pH值至6;
(2)往步驟(I)得到的溶液中加入0.3mmol混合表面活性劑，攪拌溶解;所述混合表面活性劑由CTAB、CTAC和Fl27以1:3:1.8的摩爾比混合組成；
(3)將步驟(2)得到的溶液移入不銹鋼反應(yīng)釜中，密封，在200°C下反應(yīng)1h;
(4)將步驟(3)得到的反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫，將反應(yīng)產(chǎn)物離心分離，然后棄去上層清液，分別用去離子水和無水乙醇洗滌黑色沉淀，所得產(chǎn)物于60°C真空干燥箱中干燥，得到二硫化媽納米棒。
[0021]最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種二硫化鎢納米棒的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)將鎢酸鈉、鹽酸羥胺和硫脲以1:1.5?3: 3?5的摩爾比溶于水中，充分?jǐn)嚢枞芙庑纬赏该鞯娜芤?，再用酸調(diào)節(jié)溶液的PH值至5?6; (2)往步驟(I)得到的溶液中加入混合表面活性劑，攪拌溶解;所述混合表面活性劑由CTAB、CTAC和F127以約1:1.5-3:0.6-1.8的摩爾比混合組成，所述混合表面活性劑與鎢酸鈉的摩爾比為1: 5-10； (3)將步驟(2)得到的溶液移入不銹鋼反應(yīng)釜中，密封，在170?200°C下反應(yīng)10?24h; (4)將步驟(3)得到的反應(yīng)產(chǎn)物冷卻至室溫，分離、洗滌、干燥反應(yīng)產(chǎn)物，得到二硫化鎢納米棒。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二硫化鎢納米棒的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中，鎢酸鈉、鹽酸羥胺和硫脲的摩爾比為1:2:4。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二硫化鎢納米棒的制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中，混合表面活性劑由CTAB、CTAC和Fl27以1: 1.8:1.2的摩爾比混合組成，混合表面活性劑與鎢酸鈉的摩爾比為1: 7ο4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二硫化鎢納米棒的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中，反應(yīng)溫度為180°C，反應(yīng)時(shí)間為18h。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二硫化鎢納米棒的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中，分離、洗滌、干燥反應(yīng)產(chǎn)物的具體步驟為:將反應(yīng)產(chǎn)物離心分離，然后棄去上層清液，分別用去離子水和無水乙醇洗滌黑色沉淀，所得產(chǎn)物于60°C真空干燥箱中干燥。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種二硫化鎢納米棒的制備方法，包括以下步驟：將鎢酸鈉、鹽酸羥胺和硫脲以1:1.5~3:3~5的摩爾比溶于水中形成溶液，往溶液中加入混合表面活性劑，所述混合表面活性劑由CTAB、CTAC和F127以1:1.5~3:0.6~1.8的摩爾比混合組成，將溶液移入不銹鋼反應(yīng)釜中，在170~200℃下反應(yīng)10~24h。本發(fā)明制備的二硫化鎢納米棒直徑為20~100nm，長(zhǎng)度為200~350nm，最大長(zhǎng)度差小于150nm，長(zhǎng)度分布集中，尺寸均勻性好，并且分散性好；同時(shí)，本發(fā)明制備的二硫化鎢納米棒具有意料不到的可見光吸收性能，在光催化方面將具有廣泛的應(yīng)用前景。
【IPC分類】C01G41/00, B82Y40/00
【公開號(hào)】CN105502502
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610008800
【發(fā)明人】曹仕秀, 韓濤, 彭玲玲, 趙聰
【申請(qǐng)人】重慶文理學(xué)院
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2016年1月7日