(NH4~+)xMoS2插层化合物的制备及工艺研究

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MoS2为无机功能材料,具有层状结构,人们制备出了一系列含不同客体物质的MoS2插层化合物,以期制备出满足不同要求的含MoS2的新型功能材料,如光、电、磁、热、催化等复合材料。基于锂插层MoS2(LixMoS2)的可剥离/重堆积性,本文在制得正丁基锂,继而合成锂的二硫化钼插层化合物的前提下,利用LixMoS2在水中的强烈水解特性,剥离成稳定性和分散性良好的单层MoS2悬浮体系。将氯化铵溶液与单层MoS2悬浮液搅拌反应,重堆积形成(NH4+xMoS2插层化合物。通过XRD分析表明:MoS2经NH4+插层后,层间距由0.615nm增加到0.954nm。将(NH4+xMoS2插层化合物与NaOH溶液加热,并用湿润的红色石蕊试纸来检验逸出的气体,可以发现试纸变成蓝色,证明有氨气逸出,即表明NH4+已经插入了MoS2的层间。元素分析和热重分析确定(NH4+xMoS2中x值大约是3。通过单因素实验和正交实验,以(NH4+xMoS2插层化合物的层间距为指标,优化了合成(NH4+xMoS2插层化合物的工艺条件。结果表明:氯化铵溶液浓度1.0 wt%、反应温度35℃、反应时间8h,合成(NH4+xMoS2插层化合物的层间距最大,为0.9928nm。(NH4+xMoS2插层化合物在空气中放置3个月,其XRD的结果基本没有变化,表明该插层化合物的储存稳定性良好。将(NH4+xMoS2插层化合物与NaOH溶液共热除去NH4+可还原为单层MoS2。利用剥层重堆法还合成了1,4—丁二醇/MoS2插层化合物。分析结果表明1,4—丁二醇已插入MoS2的层间。制备过程中添加酸的作用是中和副产物LiOH,同时也是通过降低反应溶液的pH值来促进单层MoS2的重堆积进程。
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