一種二硫化鉬納米片催化劑的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種二硫化鑰納米片催化劑的合成方法，具體地講，本發(fā)明涉及一種水熱條件下調(diào)控前驅(qū)體濃度制備納米片二硫化鑰的催化劑。
【背景技術(shù)】
[0002]過渡金屬硫化物二硫化鑰具有典型的層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間以較弱的范德華力相結(jié)合，容易剝離，單原子層中每個鑰原子被六個硫原子所包圍，呈三角棱柱狀，暴露出很多Mo-S 棱面，可作為催化活性中心。(參見 Chianelli, R.R.Catal.Rev.2006，48(1)，1-41)由于二硫化鑰具有特殊的層狀結(jié)構(gòu)、各向異性、電子性能和類貴金屬性質(zhì)等特點(diǎn)，目前關(guān)于該材料的研究主要集中在催化加氫、摩擦潤滑、電子探針、儲氫材料、電極材料和光電化學(xué)制氫催化劑等諸多領(lǐng)域。二硫化鑰已經(jīng)成為當(dāng)今國內(nèi)外化學(xué)、物理、材料科學(xué)等領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)材料。
[0003]迄今為止，有多種納米二硫化鑰的制備方法，產(chǎn)物的形貌也有多種。CN101234785A公開了一種具有富勒烯結(jié)構(gòu)的納米二硫化鑰的制備方法。該方法中是以氣固反應(yīng)為主，通過高溫氫氣還原及硫化實(shí)現(xiàn)，制備條件對設(shè)備要求比較高，與本方法不同。CN103086436公開了一種在反應(yīng)體系中花狀和棒狀納米二硫化鑰的制備方法，該方法中需添加無機(jī)鹽進(jìn)行輔助調(diào)控制備花狀和棒狀的納米二硫化鑰，制備的尺寸多在幾百納米級別，堆積層數(shù)較多。CN102398920 A公開了一種射流空化技術(shù)制備二維納米二硫化鑰的制備方法，該方法是在液相中直接分散和剝離二硫化鑰大規(guī)模制備二維納米二硫化鑰，該方法原料采用微米級別的二硫化鑰為原料，采用加壓方式剝離制備的二維納米二硫化鑰。采用物理方法制備的納米二硫化鑰的可控性較低，且剝離得到的片層二硫化鑰用于催化反應(yīng)中具有較差的穩(wěn)定性。
[0004]由于人們對層狀二硫化鑰材料研究興趣的增加，又因其具有較高的加氫活性和良好的抗中毒能力，被廣泛用于煉油工業(yè)的催化劑如油品加氫精制領(lǐng)域，包括加氫反應(yīng)、加氫脫硫、加氫脫氧、以及加氫脫氮等反應(yīng)。(參見Prins, R.et al.Catal.Today 2006,111(1 -2)，84-93) 二硫化鑰材料的催化加氫活性與其結(jié)構(gòu)特征息息相關(guān)，由于二硫化鑰的催化加氫活性中心主要位于邊面，面能量較高，為0.7J/m2，表面活潑，不穩(wěn)定，提供多相催化加氫反應(yīng)的活性中心。二硫化鑰納米片材料，使其暴露更多催化加氫反應(yīng)需要的活性位邊緣，有望用作高率的加氫催化劑。為了實(shí)現(xiàn)高效的加氫反應(yīng)，拓展二硫化鑰的實(shí)際應(yīng)用前景，采用簡單的合成方法制備高催化活性的二硫化鑰納米片材料，可為解決油品加氫反應(yīng)制取清潔燃料提供重要的高活性催化劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種二硫化鑰納米片催化劑的合成方法。
[0006]本發(fā)明采用水熱法，通過調(diào)控反應(yīng)體系中前驅(qū)體的濃度從而得到二硫化鑰納米片催化劑。
[0007]—種二硫化鑰納米片催化劑的合成方法，其特征在于該方法采用七鑰酸銨和硫粉作為合成二硫化鑰催化劑的原料，稱取一定質(zhì)量的四水合七鑰酸銨為鑰源，一定質(zhì)量的硫粉為硫源，加入聚四氟水熱釜襯中，加入一定體積的去離子水作為溶劑，再加入一定體積的水合肼為還原劑，將水熱釜襯放入不銹鋼水熱釜中密封，在一定溫度下晶化一定時間后冷卻到室溫，抽濾，洗滌，真空干燥得到黑色固體粉末為二硫化鑰納米片。
[0008]本發(fā)明所述的方法中鑰源與硫源的摩爾比例為1:2.
[0009]本發(fā)明反應(yīng)體系中四水合七鑰酸銨溶液中Mo的摩爾濃度為0.028-0.28mol/L。
[0010]本發(fā)明反應(yīng)體系中還原劑水合肼的加入體積為l_8ml。
[0011]本發(fā)明所述的方法，水熱反應(yīng)溫度為140_180°C，反應(yīng)時間為5_48h。
[0012]通過以上方法制備的二硫化鑰具有納米片形貌，粒子尺寸為30_100nm可調(diào)，堆積層數(shù)在3-9層可調(diào)。
[0013]本發(fā)明通過調(diào)控水熱合成前驅(qū)體的濃度可以控制二硫化鑰納米片的尺寸和堆積層數(shù)，從而得到不同尺寸的二硫化鑰納米片。本發(fā)明制備的二硫化鑰納米片產(chǎn)率高，反應(yīng)條件易于控制，穩(wěn)定性好，形貌規(guī)整，有望批量生產(chǎn)，具有很高的應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0014]圖1本發(fā)明制備的二硫化鑰納米片的XRD譜圖。
[0015]圖2本發(fā)明制備的二硫化鑰納米片的TEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了進(jìn)一步了解本發(fā)明，下面以實(shí)施例作詳細(xì)說明，并結(jié)合附圖描述本發(fā)明得到的二硫化鑰納米片。
[0017]實(shí)施例1
[0018]稱取1.0g四水合七鑰酸銨加入聚四氟水熱釜襯，稱取0.35g硫粉加入聚四氟水熱釜襯，使Mo:S比為1:2。向聚四氟水熱釜襯中加入12ml去離子水，4ml水合肼還原劑。將該水熱釜襯轉(zhuǎn)移如不銹鋼水熱釜中，密封。140-180°C水熱反應(yīng)5-48h，自然冷卻到室溫，抽濾，洗滌，放入真空烘箱干燥，得到黑色固體二硫化鑰納米片。
[0019]實(shí)施例2
[0020]稱取0.1-1g四水合七鑰酸銨加入聚四氟水熱釜襯，稱取0.035-0.35g硫粉加入聚四氟水熱釜襯，使Mo:S比為1:2。向聚四氟水熱釜襯中加入20ml去離子水，l_8ml80%的水合肼還原劑。將該水熱釜襯轉(zhuǎn)移如不銹鋼水熱釜中，密封。160°C水熱反應(yīng)48h，自然冷卻到室溫，抽濾，洗滌，放入真空烘箱干燥，得到黑色固體二硫化鑰納米片。
[0021]實(shí)施例3
[0022]稱取1.0g四水合七鑰酸銨加入聚四氟水熱釜襯，稱取0.35g硫粉加入聚四氟水熱釜襯，使Mo:S比為1:2。向聚四氟水熱釜襯中加入12ml去離子水，8ml80%的水合肼還原齊U。將該水熱釜襯轉(zhuǎn)移如不銹鋼水熱釜中，密封。160°C水熱反應(yīng)48h，自然冷卻到室溫，抽濾，洗滌，放入真空烘箱干燥，得到黑色固體二硫化鑰納米片。
[0023]參看圖1。從圖1中XRD看，本發(fā)明實(shí)施例1所制備的二硫化鑰納米片的特征衍射峰為2H型二硫化鑰。其中圖1a中延長晶化時間制備的二硫化鑰的XRD譜圖的(002)衍射峰仍較弱表明制備的二硫化鑰堆積層數(shù)較少。圖1b所示提高晶化溫度制備的二硫化鑰的XRD結(jié)晶度有明顯提高。
[0024]參看圖2。從圖2樣品的TEM來看，實(shí)施例2所得不同鑰源濃度制備的二硫化鑰均有相對均有的納米片結(jié)構(gòu)，尺寸在30-100nm可調(diào)，納米片厚度的堆積層數(shù)在3_9層。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種二硫化鑰納米片催化劑的合成方法，其特征在于:采用七鑰酸銨和硫粉作為合成二硫化鑰催化劑的原料，包括以下步驟:稱取四水合七鑰酸銨為鑰源，硫粉為硫源，加入水熱釜襯中，加入去離子水作為溶劑，再加入水合肼為還原劑，將水熱釜襯放入水熱釜中密封，水熱晶化反應(yīng)后冷卻到室溫，抽濾，洗滌，真空干燥得到黑色固體粉末為二硫化鑰納米片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:鑰源與硫源的摩爾比例為1:2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:反應(yīng)體系中四水合七鑰酸銨溶液中Mo的摩爾濃度為0.028-0.28mol/L0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:反應(yīng)體系為30ml，反應(yīng)體系中還原劑水合肼的加入體積為l_8ml。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:水熱反應(yīng)溫度為140-180°C，反應(yīng)時間為5-48h。
【專利摘要】一種二硫化鉬納米片的合成方法，以七鉬酸銨、硫粉為反應(yīng)原料，水合肼為還原劑，采用水熱法一步制備了二硫化鉬納米片催化劑。本發(fā)明通過調(diào)控水熱合成前驅(qū)體的濃度可以控制二硫化鉬納米片的尺寸和堆積層數(shù)，從而得到不同尺寸的二硫化鉬納米片。本發(fā)明制備的二硫化鉬納米片產(chǎn)率高，反應(yīng)條件易于控制，穩(wěn)定性好，形貌規(guī)整，有望批量生產(chǎn)，具有很高的應(yīng)用價值。
【IPC分類】B01J27-051, B01J35-02
【公開號】CN104689837
【申請?zhí)枴緾N201310657258
【發(fā)明人】王冬娥, 田志堅(jiān), 李佳鶴, 李敏, 潘振棟, 曲煒
【申請人】中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月4日