[发明专利]一种三维多孔1T-MoS2

说明书

本发明公开了一种三维多孔1T‑MoS₂纳米片/聚苯胺纳米复合材料及其制备方法和应用，证实了该材料对水体中Cu²⁺的识别具有良好的特异性。本发明以钼酸铵和硫脲为反应物，仅通过一步溶剂热法制备了亚稳态的1T‑MoS₂纳米片，然后利用乙醇与1T‑MoS₂纳米片水热反应合成稳定态的1T‑MoS₂纳米片，再将1T‑MoS₂纳米片与苯胺原位聚合，形成具有多级孔结构的1T‑MoS₂纳米片/聚苯胺纳米复合材料，可作为Cu²⁺的电化学分析探针，用于构建可定量分析Cu²⁺的电化学传感器。与单纯的聚苯胺或者1T‑MoS₂纳米片相比，本发明制备的三维多孔1T‑MoS₂纳米片/聚苯胺纳米复合材料具有更加优良的电化学性能，可用于电化学分析及其他电化学领域。

技术领域

本发明涉及一种三维多孔1T-MoS₂纳米片/聚苯胺纳米复合材料及其制备方法和应用，属于纳米材料合成和环境分析技术领域。

背景技术

高活性的导电材料在电化学领域有着广泛的应用，比如电化学分析、电化学催化、锂电池、超级电容器等。为了实现上述目标，需要综合考虑电极材料的导电性、活性位点的数量、活性位点的类型和化学微环境，从而提高电子导体和离子导体界面的质量传递和电荷传递过程。

导电聚合物含有共轭双键，表现出优良的导电性能，在电化学相关领域具有良好的应用前景。作为一类典型的导电聚合物，聚苯胺(PANI)具有合成简单、质子酸掺杂容易、成本低、电导率高、耐高温、环境稳定性好等优点。在众多聚苯胺的衍生物中，自掺杂聚苯胺（SPAN）在弱酸性和中性条件仍然能够保持良好的电化学性能，有更宽的pH值应用范围，在有机溶剂中表现出极好的相容性，在传感器、电池和电镀等方面具有极高的应用价值。然而，单纯的PANI或SPAN作为电极材料仍然存在一定不足，特别是稳定性。

常用的策略是将导电聚合物和无机纳米材料复合，二者结合后不仅能发挥各自的优点，同时又能弥补各自的不足之处。

由于独特的结构和优越的性能，二维层状过渡金属硫族化合物受到广泛的关注。MoS₂作为一种类石墨烯材料，具有比表面积大、对重金属离子吸附力强、表面易功能化等优点，在电化学相关领域受到广泛的关注。MoS₂主要包括两种晶相：2H相和1T相，前者是半导体，后者表现出金属特性且导电性能更佳。虽然将二维2H-MoS₂与高导电材料复合能增强其导电性，但是仍然无法消除接触电阻。与之相反，二维1T-MoS₂的导电率是二维2H-MoS₂的10⁷倍，并且二维1T-MoS₂的面内和面边缘都易被有机物共价功能化（比如通过点击化学反应、路易斯酸碱反应等），从而可以消除界面间的电子传递势垒。除了材料的成分和原子结构外，维度或者形貌也能显著影响其性质。纳米材料涉及的反应皆发生在材料的表面。因此，以聚苯胺作为交联剂能固定二维1T-MoS₂的空间结构，形成三维多孔结构，从而实现对电子导体和离子导体界面的质量传递和电荷传递的有效调控。三维多孔1T-MoS₂/PANI复合材料的形貌提高了界面或表面的材料活性位点的暴露率，促进电荷传递和质量传递，此类材料作为电极材料能显著提高电化学性能。

目前针对三维多孔形貌的1T-MoS₂/PANI复合纳米材料还未报到，有关1T-MoS₂纳米片/聚苯胺复合材料（非三维多孔结构）的制备研究也很少；另一方面，1T-MoS₂纳米片的合成需要在无水无氧下条件下进行剥离反应，危险系数高、反应过程慢（持续三天）；此外，对1T-MoS₂纳米片/聚苯胺复合材料的形貌调控几乎未被研究过。

发明内容