[发明专利]一种碳布负载的硫化镍-硫化钼异质纳米片阵列结构及其制备方法

说明书

本发明涉及一种碳布负载的NiS‑MoS₂异质纳米片阵列结构及其制备方法，属于纳米材料制备技术领域。本发明提出的复合材料是在导电的三维碳纤维布载体表面均匀生长着的具有多级三维框架式结构的、成阵列状的NiS‑MoS₂异质纳米片结构，其中MoS₂包覆在NiS的表面。本发明在反应釜中，分别以醋酸镍、钼酸铵和硫脲作为镍源、钼源和硫源，十二烷基硫酸钠为表面活性剂，通过一步水热法，直接在碳布上生长得到NiS‑MoS₂异质纳米片阵列结构。该方法具有条件可控、设备工艺简单、产量大、成本低及环境友好等优点。所获得的异质纳米结构产物纯度高，形貌和组成可控。这种纳米结构材料在电化学催化(制氢、制氧)、储能(超级电容器、锂离子电池)等方面具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种碳布负载的硫化镍-硫化钼异质纳米片阵列结构及其制备方法，属于纳米材料制备技术领域。

背景技术

硫化钼(MoS₂)作为典型的层状二维过渡金属半导体材料，具有类石墨烯结构，其独特的物理化学性质使得其在光电子学、光电催化、储能器件等方面有着广泛的应用前景。然而，单组分MoS₂材料难以完全发挥其优异性能。例如，MoS₂的催化制氢反应的高活性位点是分布在其片层结构边缘处暴露的Mo原子上，这些位点的活性接近于目前公认最好的贵金属Pt催化剂，而其占有较大面积的主平面部分则活性较低，且导电性差，这导致纯MoS₂的实际催化产氢性能并不理想。又如，MoS₂的二维层状结构具有较大的比表面积，同时其层间是由较弱的范德华力相连接，这有助于离子、分子在其层间迁移，是理想的储能材料，具有优异的电容性能和储锂、储钠性能，可用于超级电容器和锂离子、钠离子电池等。然而，纯MoS₂在充放电过程中容易收缩团聚，导致其形貌受到破坏，性能下降；同时由于其导电性差，不利于电子的传输，最终导致其倍率性能较差。因此，将MoS₂与其他半导体材料复合构建纳米异质结构是目前有效解决这些问题的研究热点(U.GuptaC.N.R.Rao,Hydrogengeneration by water splitting using MoS₂and other transition metaldichalcogenides.Nano Energy,2017,41:49-65)。