[发明专利]一种稳定分散型二硫化钼‑聚乙烯醇复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稳定分散型二硫化钼-聚乙烯醇复合材料的制备方法，属于材料加工技术领域。

背景技术

石墨烯的发现打开了二维材料研究的大门，一系列二维家族的成员相继被发现，比如硅烯、锗烯、氮化硼、单层金属氧化物（可用于高效率的选择性催化）掀起了一轮轮的研究热潮。目前为止，经过研究者们的不断研究与甄选，最受瞩目的当属二硫化钼和磷烯（又称黑磷）。黑磷是磷的一种同素异形体，是由单层的磷原子堆叠而成的二维晶体。与石墨烯最大的不同是，黑磷有一个半导体能隙，这个特性让它的光学和光电性能优于石墨烯。2014 年，复旦大学物理系张远波教授研究小组首次设计出磷烯基场效应晶体管，并将其应用于计算机逻辑电路。然而，由于它可以与空气中水反应形成磷酸，磷烯非常不稳定，仅仅经过24h，不做保护处理的磷烯基器件就失去了原有的性能。

MoS₂，作为一种与石墨烯类似的二维（2D）层状材料，因其层状结构被高度关注，其中每层由两层六方紧密堆积的硫原子与中间一层钼原子形成三明治结构，相邻的层间由较弱的范德华力结合在一起，所以它比石墨烯厚。作为过渡金属硫化物，MoS₂具有许多优良的特性，被广泛应用于许多领域，如电催化、锂（钠）电池、光催化、生物医学、电子器件等。迄今为止，科研工作者们对二硫化钼性质及其各种化学、物理化学制备方法进行了大量的研究，但是，利用简便而有效的方法来控制制备具有优良性能的各种新颖结构的MoS₂仍然是一个挑战。

目前。二硫化钼主要的制备方法主要包括从块体剥离的自上而下法和通过化学、物理方法制备的自下而上法。

MoS2易于制备的特点将非常有利于迅速将其应用于器件。2011年，研究小组首次将单层二硫化钼（0.65nm）应用于晶体管，他们发现，其诸多性能都优于硅基晶体管，每秒钟可开关数十亿次，以及非常大的on/off比，使集成电路设计者们惊喜不已。除此之外，MoS₂另一个令人着迷的特性是，当它以单层的形式存在时，其带隙为1.9eV(直接带隙)，且随着层数的变化，其带隙可调，这就使得其具有光电转换的性质。也有望使其应用于光学器件，比如发光二极管，光感应器以及太阳能电池、光催化等。

二硫化钼，和其他二维材料一样，还有另一个光明的方向，它们可以像桌子上的扑克一样堆叠在一起形成不同的电子结构层（堆叠后，层层间距依然很大），以满足各种功能化电子器件，比如，在传统的三维材料中，相邻的的晶层间往往结合的很紧，如果相邻层的晶格有大约15%的不匹配，它们之间的界面张力就会使其坍塌，从而减少了器件的寿命。如果用堆积的二维材料，相应的表面张力就几乎可以忽略。

由于纳米结构MoS₂禁带宽度窄，不仅可以作为荧光材料应用于生物成像，而且能很好地克服其它宽带隙半导体材料对可见光吸收低的缺陷，其优越的光电转换性质给科研工作者们带来了诸多惊喜。但是单一的MoS₂纳米材料容易聚集，不利于其优良性能的应用。MoS₂复合纳米材料能够有效的增强其比表面积、扩大光吸收的光谱范围、延长光生电子-空穴寿命，从而具有优良的光电性能，引起了研究工作者们的广泛关注。他们通过控制复合材料的尺寸、形貌及组分，能够制备出光电性能优越的MoS₂基纳米材料。

制备不同结构、形貌、晶相、组分比例的复合材料，目的是通过改变、优化它们的物理、化学和电学性质，提高其在特定应用中的性能。二硫化钼基复合材料在电化学催化、锂（钠）电池、光催化、生物医学、电子器件等方面都有广阔的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对二硫化钼复合材料力学结构不稳定的问题，提供了一种稳定分散型二硫化钼-聚乙烯醇复合材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

（1）按重量份数计，分别称量45～50份钨酸钠水溶液、10～15份200目二硫化钼粉末、6～8份石墨烯和10～12份正丁醇置于烧杯中，超声分散，得分散液；

（2）按体积比1:8，将盐酸溶液滴加至分散液中，待滴加完成后，搅拌混合并保温晶化处理，静置冷却至室温，过滤得滤饼，洗涤、干燥并置于管式气氛炉中，通氧气排除空气，升温处理并保温煅烧，静置冷却至是室温，球磨粉碎并过筛，得晶化改性二硫化钼粉末；

（3）按质量比1:10，将改性二硫化钼粉末与十二烷基磺酸钠溶液搅拌混合并球磨分散，离心分离，收集上层清液得改性悬浮液；