一種Co-Mo-S三元金屬硫化物的可控制備方法技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種Co-Mo-S三元金屬硫化物的可控制備方法,具體為先制備單源分子前驅(qū)體MoO2(DDTC)3Co,再采用水熱/溶劑熱法可控制備Co-Mo-S三元金屬硫化物。
背景技術(shù):金屬硫化物作為一類典型的納米材料,當(dāng)其尺寸達(dá)到納米級別后,隨著粒徑的減小,表現(xiàn)出納米材料特有的量子尺寸效應(yīng)、界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、以及宏觀量子隧道效應(yīng)等,具有很多新穎的特性,使其在光電學(xué)、催化等領(lǐng)域有著及其廣闊的潛在應(yīng)用前景。近年來,一系列合成納米材料的方法被廣泛應(yīng)用于金屬硫化物的合成上,例如:水熱/溶劑熱法、沉淀法、溶膠凝膠法、機(jī)械剝離法、模板法、微波法、熱液法等,使得納米材料的合成進(jìn)入快速發(fā)展的軌道。據(jù)報道,研究者們已合成了不同形貌(如零維富勒烯,一維線狀、管狀,二維層狀,三維球狀、花狀及多級結(jié)構(gòu))的二元金屬硫化物MoS2微、納米材料,并將其應(yīng)用于加氫脫硫、固體潤滑劑、光催化劑及電極材料等領(lǐng)域,已取得一系列成果。大量研究表明,Co促進(jìn)的Co-Mo-S組分,由于助劑Co進(jìn)入MoS2片層邊緣,取代邊位Mo原子,減弱Mo-S鍵強(qiáng),生成更多硫空位,更易暴露邊角位,且存在減弱活性組分與載體相互作用、電子轉(zhuǎn)移等協(xié)同作用,通常比純MoS2具有更高的催化活性,實(shí)現(xiàn)Co-Mo-S活性組分的形貌可控制備更有意義。但Co、Mo前驅(qū)物共生液難以制備或復(fù)合組分生長難以控制的問題,使得多金屬Co-Mo-S活性組分的可控制備變得困難,也鮮有報道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明的目的在于提供一種簡潔、有效、可控的制備Co-Mo-S三元金屬硫化物的方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種Co-Mo-S三元金屬硫化物可控制備的方法,其包括以下步驟:(1)單源分子前驅(qū)體的制備將0.2~6.5g鉬源和0.5~5.5g六水硝酸鈷[Co(NO3)2·6H2O]溶于20~150ml的蒸餾水中,磁力攪拌0.5~1小時,形成的溶液記為A溶液。所述的鉬源為鉬酸鹽;將1.0~15.0g配合劑溶于40~200ml的蒸餾水中,磁力攪拌0.5~1小時,形成的溶液記為B溶液。將A溶液緩慢滴加到B溶液中,磁力攪拌4~7小時,形成的溶液記為C溶液。停止攪拌,靜止10~16小時,抽濾、水和無水乙醇洗滌,40~80℃干燥10~16小時,得到干燥的粉末狀樣品,即為單源分子前驅(qū)體。(2)Co-Mo-S三元金屬硫化物的制備將0.1~2g上述制備的單源分子前驅(qū)體溶于10~100ml的溶液中,加入0.1~1g表面活性劑,0.2~2.5g還原劑,磁力攪拌0.5~1小時,倒入帶有反應(yīng)釜中,放入鼓風(fēng)干燥箱中,在150~250℃條件下反應(yīng)8~48小時。將產(chǎn)物用去離子水和無水乙醇離心洗滌數(shù)次,40~80℃真空干燥6~16小時,得粉末,即為Co-Mo-S三元金屬硫化物。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中,步驟(1)中所用鉬酸鹽為仲鉬酸銨[(NH4)6Mo7O24·4H2O]、二鉬酸銨、或鉬酸鈉等中的至少一種。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中,步驟(2)中所用配合劑為二乙基二硫代氨基甲酸鈉(DDTC),或乙二胺等中的至少一種。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中,步驟(5)所述的表面活性劑有許多種,如:十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、十二烷基硫酸鈉(SDS)等,可以一種、二種或多種組合使用。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中,步驟(5)所述的還原劑包括下列組份中的至少一種:例如鹽酸羥胺、水合肼等。在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中,步驟(5)“數(shù)次”可以為1-5次,優(yōu)選為1-3次。本發(fā)明利用單源前驅(qū)體法將最終產(chǎn)物所需元素(Co、Mo、S等)集中合成到同一前驅(qū)物中,具有易調(diào)控、可裁剪的特點(diǎn),結(jié)合水熱/溶劑熱法,成功制備出三元金屬硫化物Co-Mo-S,并對其形貌、尺寸等特性進(jìn)行了可控制備,效果優(yōu)良。本發(fā)明的有益效果在于:1、本發(fā)明合成條件溫和,制備方法簡單,可操作性強(qiáng),反應(yīng)過程中無有害氣體產(chǎn)生,對環(huán)境友好。2、本發(fā)明通過對單源分子前驅(qū)體的濃度、加入表面活性劑的種類和質(zhì)量,以及反應(yīng)的溫度、時間和溶液的PH值等條件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)定,可對生成產(chǎn)物Co-Mo-S三元金屬硫化物的形貌、尺寸等方面進(jìn)行可控制備。3、本發(fā)明創(chuàng)造性的將單源分子前驅(qū)體的制備與水熱/溶劑熱法相結(jié)合,充分利用二者各自的優(yōu)點(diǎn)達(dá)到可控制備Co-Mo-S三元金屬硫化物的目的。附圖說明圖1為可控制備的工藝流程圖。圖2為實(shí)施例1可控制備的粗糙空心球狀Co-Mo-S三元金屬硫化物的掃描電子顯微鏡(SEM)圖。圖3為實(shí)施例2可控制備的光滑圓球Co-Mo-S三元金屬硫化物的掃描電子顯微鏡(SEM)圖。圖4為實(shí)施例3可控制備的花狀Co-Mo-S三元金屬硫化物的掃描電子顯微鏡(SEM)圖。具體實(shí)施方式以下結(jié)合較佳實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述實(shí)施例1:(1)單源分子前驅(qū)體MoO2(DDTC)3Co的制備稱取0.4g仲鉬酸銨[(NH4)6Mo7O24·4H2O]和0.6g六水硝酸鈷[Co(NO3)2·6H2O]溶于100ml的蒸餾水中,磁力攪拌0.5小時,形成的溶液記為A溶液。稱取1.0g二乙基二硫代氨基甲酸鈉(DDTC)溶于100ml的蒸餾水中,磁力攪拌0.5小時,形成的溶液記為B溶液。將A溶液緩慢滴加到B溶液中,磁力攪拌4.5小時,形成的溶液記為C溶液。停止攪拌C溶液,靜止12小時,抽濾、用蒸餾水和無水乙醇洗滌3次,放在鼓風(fēng)干燥箱中60℃干燥12小時,得到干燥的粉末狀樣品,即為單源分子前驅(qū)體。(2)Co-Mo-S三元金屬硫化物的制備分別稱取0.1g單源分子前驅(qū)體MoO2(DDTC)3Co、0.05g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和0.1g鹽酸羥胺(NH2OH·HCl)放入燒杯中,加入80ml去離子水,攪拌1h,倒入100ml帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中,密封,放入鼓風(fēng)干燥箱中,在200℃的條件下反應(yīng)24h,產(chǎn)物用水和無水乙醇離心洗滌3次,60℃真空干燥12小時,即得粗糙表面的空心球。見圖2。實(shí)施例2:(1)單源分子前驅(qū)體MoO2(DDTC)3Co的制備稱取0.4g仲鉬酸銨[(NH4)6Mo7O24·4H2O]和0.6g六水硝酸鈷[Co(NO3)2·6H2O]溶于100ml的蒸餾水中,磁力攪拌0.5小時,形成的溶液記為A溶液。稱取1.0g二乙基二硫代氨基甲酸鈉(DDTC)溶于100ml的蒸餾水中,磁力攪拌0.5小時,形成的溶液記為B溶液。將A溶液緩慢滴加到B溶液中,磁力攪拌4.5小時,形成的溶液記為C溶液。停止攪拌C溶液,靜止12小時,抽濾、用蒸餾水和無水乙醇洗滌3次,放在鼓風(fēng)干燥箱中60℃干燥12小時,得到干燥的粉末狀樣品,即為單源分子前驅(qū)體。(2)Co-Mo-S三元金屬硫化物的制備分別稱取0.1g單源分子前驅(qū)體MoO2(DDTC)3Co、0.05g十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)和0.1g鹽酸羥胺(NH2OH·HCl)放入燒杯中,加入80ml乙二醇,攪拌1h,倒入100ml帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中,密封,放入鼓風(fēng)干燥箱中,在180℃的條件下反應(yīng)24h,產(chǎn)物用水和無水乙醇離心洗滌3次,60℃真空干燥12小時,即得光滑表面的空心球。見圖3。實(shí)施例3:(1)單源分子前驅(qū)體MoO2(DDTC)3Co的制備稱取0.4g仲鉬酸銨[(NH4)6Mo7O24·4H2O]和0.6g六水硝酸鈷[Co(NO3)2·6H2O]溶于100ml的蒸餾水中,磁力攪拌0.5小時,形成的溶液記為A溶液。稱取1.0g二乙基二硫代氨基甲酸鈉(DDTC)溶于100ml的蒸餾水中,磁力攪拌0.5小時,形成的溶液記為B溶液。將A溶液緩慢滴加到B溶液中,磁力攪拌4.5小時,形成的溶液記為C溶液。停止攪拌C溶液,靜止12小時,抽濾、用蒸餾水和無水乙醇洗滌3次,放在鼓風(fēng)干燥箱中60℃干燥12小時,得到干燥的粉末狀樣品,即為單源分子前驅(qū)體。(2)Co-Mo-S三元金屬硫化物的制備分別稱取0.1g單源分子前驅(qū)體MoO2(DDTC)3Co、0.05g十二烷基硫酸鈉(SDS)和0.1g鹽酸羥胺(NH2OH·HCl)放入燒杯中,加入80ml去離子水,攪拌1h,倒入100ml帶聚四氟乙烯內(nèi)襯的反應(yīng)釜中,密封,放入鼓風(fēng)干燥箱中,在180℃的條件下反應(yīng)24h,產(chǎn)物用水和無水乙醇離心洗滌3次,60℃真空干燥12小時,即得花狀。見圖4。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例,并非因此限制本發(fā)明的專利范圍,凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換,或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域,均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。