[发明专利]一种过渡金属硫化物纳米洋葱、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种过渡金属硫化物纳米洋葱、制备方法及其应用，该纳米洋葱基于脉冲激光沉积法由完整的过渡金属硫化物纳米球壳同心层层复合生长而成。通过调控金属单质纳米球核心的粒径控制过渡金属硫化物纳米球壳的曲率。可同步提升过渡金属硫化物参与电化学反应时的导电性、反应活度和在强酸性或强碱性电解液中的结构稳定性，拓宽了其在电化学应用领域的发展前景。本发明过渡金属硫化物纳米洋葱可用作电催化析氢/析氧/氧还原催化剂、高频耐久电化学驱动器、亲液材料、导电增强材料和机械强度增强材料。

技术领域

本发明涉及纳米材料电化学领域，特别涉及一种过渡金属硫化物纳米洋葱、制备方法及其应用。

背景技术

过渡金属硫化物是一类与石墨烯相似的，具有层状结构的二维材料，其具有独特的能带结构且矿储丰富。过渡金属硫化物的化学式为XS₂，其中X通常由钼、钨、铌、铼、钛等过渡金属组成。过渡金属硫化物的“三明治结构”由一层过渡金属原子与两层硫原子以强共价键结合而成，纳米片层间通过范德华力相结合，层间距为0.6至0.7nm。由于过渡金属硫化物的堆叠方式不同，其可被分为1T相、2H相和3R相，其中1T相与3R相为亚稳态的金属相，而2H相为稳态的半导体相。不同的过渡金属硫化物可展现出不同的物理化学特性，其也因而可被应用于催化、储能、传感和电子元件等研究领域。

现阶段过渡金属硫化物在电化学研究领域的发展主要受限于较弱的电化学反应能力。过渡金属硫化物具有可调控的物理化学特性，当微纳观结构发生改变时，其物理化学特性也会随之改变，进而实现更剧烈的电化学反应。因此，针对过渡金属硫化物提出多功能型纳米结构是非常必要的，有助于提升过渡金属硫化物的电化学反应能力，推动其在电化学技术领域进一步的发展。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种过渡金属硫化物纳米洋葱、制备方法及其应用，以解决背景技术中所述的过渡金属硫化物电化学反应活性较差的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种过渡金属硫化物纳米洋葱，由一种或多种过渡金属硫化物完整的纳米球壳同心层层复合生长而成，纳米球壳同心生长的核心为金属单质纳米球，纳米球壳的直径为5nm至400nm，复合层数为1层至100层，整体厚度为0.5nm至110nm，外层球壳需比其内侧临近球壳的直径大1.2nm至1.5nm，纳米球壳之间依靠范德华力结合。

进一步的，所述纳米球壳同心生长的核心即金属单质纳米球，直径为4.4nm至100nm，所述金属单质纳米球可同时提升纳米洋葱的导电性、在强酸或强碱电解液中的结构稳定性和机械强度，核心与纳米球壳在异质界面上依靠范德华力结合。

进一步的，通过控制金属单质纳米球核心的粒径调控层层复合生长的过渡金属硫化物纳米球壳的曲率。