[发明专利]一种带有硫化铝外壳的二硫化钼纳米粉末材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种带有硫化铝(Al₂S₃)外壳的二硫化钼(MOS₂)纳米粉末材料及其制备方法。

背景技术

金属硫化物是一类非常重要的半导体材料。金属硫化物纳米材料在光催化材料、发光材料、非线性光学材料和光敏传感器材料等方面的广阔应用前景引起人们强烈的研究兴趣。硫化物半导体在我们的生产与生活中起到了越来越重要的作用。作为一种有独特性质的MoS₂，亦引起人们特别关注，因为当温度超过其临界温度时，MoS₂会产生磁性和导电性能的转变。在太阳能电池、加氢脱硫催化反应，以及光电导材料和锂-硫电池阴极材料等方面都有着广泛的应用。目前，多种形貌的MoS₂纳米材料被相继合成出来，如纳米晶、纳米棒、三角状纳米棱柱、三维花状等。然后由于MoS₂纳米材料在应用中由于体积收缩变化带来的破裂问题已经严重影响到MoS₂纳米材料的实际应用。为了更好的解决这一问题，研究人员采用了核壳结构这一特殊的微观结构，给MoS₂纳米材料包裹上一层外壳，以达到保护作用。现在被广泛应用的外壳材料为碳材料，但是碳材料无法为S离子的传输提供足够平滑的通道。因此，开发一种硫化物外壳的MoS₂纳米材料，已经成为现在的研究热点。经检索表明，带有Al₂S₃外壳的MoS₂纳米粉末材料未见报导。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有硫化铝(Al₂S₃)外壳的二硫化钼(MoS₂)纳米粉末材料及其制备方法。

本发明提供了一种带有硫化铝(Al₂S₃)外壳的二硫化钼(MoS₂)纳米粉末材料，该纳米材料为核壳结构，内核为二硫化钼(MoS₂)纳米颗粒，外壳为硫化铝(Al₂S₃)层；所述MoS₂纳米颗粒内核的粒径为10～100nm，所述Al₂S₃外壳层为非晶Al₂S₃层，其厚度为1～10nm。

本发明还提供了上述带有硫化铝(Al₂S₃)外壳的二硫化钼(MoS₂)纳米粉末材料的制备方法，该材料是利用等离子体电弧放电技术，在工作气体下原位制备得到；其中：

采用石墨电极为阴极，钼铝粉末块体为阳极靶材，阴极石墨电极与阳极钼铝粉末块体之间保持2～30mm的距离；电弧放电的电压为10～40V；工作气体为氩气和硫化氢气体。

所述阳极为钼铝粉末块体，将钼粉和铝粉在压强1Mpa～1Gpa下压制成块体作为等离子电弧炉的阳极材料，所述阳极材料中钼所占的原子百分比为95～99％。

所述工作气体氩气的分压为0.01～0.5Mpa，硫化氢气体的分压为0.01～0.3MPa。

相对于现有技术，本发明的突出优点在于：

1)本发明首次制备出了带有硫化铝(Al₂S₃)外壳的二硫化钼(MoS₂)纳米粉末材料；

2)本发明制备过程条件简单，易于控制，为带有Al₂S₃外壳的MoS₂纳米粉末材料的实际应用提供了条件；

3)本发明所制备纳米粉末材料，由于Al₂S₃外壳的存在能有效控制MoS₂纳米颗粒在充放电过程之中的破裂问题，使带有Al₂S₃外壳的MoS₂纳米粉末材料成为锂-硫电池负极强有力的候选材料。

附图说明

图1为制备本发明带有硫化铝(Al₂S₃)外壳的二硫化钼(MoS₂)纳米粉末材料的装置示意图；

其中：1、上盖；2、阴极；3、阀；4、靶；5、观察窗；6、挡板；7、铜阳极；8、夹头；9、石墨坩埚；10、直流脉动电源；a、冷却水；b、氩气；c、硫化氢气。