二維過渡金屬硫族化合物納米復合材料的制備及其性質(zhì)研究.pdf

1、過渡金屬硫族化合物因其層與層之間的范德華作用力較弱以致可以將其剝離成二維過渡金屬硫族化合物納米片，該二維納米材料因其獨特的晶體結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)，具有類似于石墨烯獨特的物理、化學性質(zhì)且不含碳原子而被譽為“無機石墨烯”。近年來，關于二維過渡金屬硫族化合物納米材料的研究已有廣泛報導，并已證實其在克服零帶隙石墨烯不足的同時依然具備類石墨烯性質(zhì)，在光電子、生物、能源等領域展現(xiàn)出了巨大的應用潛力，因此引起了學術界的極大關注。作為二維過渡金屬硫族化合物

2、納米材料中的典型代表，二硫化鉬是由Mo原子層和S原子層組成S-Mo-S類夾心三明治結(jié)構(gòu)的層狀化合物，傳統(tǒng)上被應用于潤滑劑、脫硫催化劑，因持有可調(diào)控的能帶隙而已在發(fā)光二極管、場效應晶體管、存儲器等光電子器件領域中得到廣泛應用，目前在新能源存儲、催化等領域中已取得重要進展，成為當前二維納米材料中的研究熱點。然而，當前光電子、新能源、生物傳感等領域?qū)τ诙蚧f的性能提出了更高的要求，單一功能的二硫化鉬已經(jīng)完全無法滿足需要，因而發(fā)展基于二硫化鉬

3、復合多功能納米材料的制備方法尤為必要。
　　在此基礎上，本文以二硫化鉬為研究對象，對其可控制備及電化學應用進行了一系列實驗探索，旨在提高單層納米片的制備效率、增強電化學催化氧化活性，進一步說明電化學催化氧化活性增強的機制。本論文的研究內(nèi)容主要分為以下三個方面：
　　第一，通過液相剝離法（包括超聲輔助有機相剝離法和超聲輔助水相剝離法）來制備單層二硫化鉬納米片，研究反應條件如溶劑、表面活性劑、反應時間對剝離效果的影響；從提高單層

4、二硫化鉬納米片的制備效率入手，優(yōu)化化學插層法來制備大量少數(shù)層二硫化鉬納米片。
　　實驗結(jié)果表明：
　?。?）液相剝離法中最佳有機溶劑為N甲基吡咯烷酮，最佳表面活性劑為雙十二烷基二甲基溴化銨，且隨著反應時間的增加，剝離效果越好；
　?。?）基于化學插層法的優(yōu)化，得到了最佳離心純化方法來分離大量少數(shù)層的二硫化鉬納米片，并通過透射電子顯微鏡、紫外可見吸收光譜圖、X射線衍射等表征手段證實了大量少數(shù)層二硫化鉬納米片的成功制備。<

5、br>　　第二，基于拓展二硫化鉬納米片的應用領域，探索了一種微波水相法來制備二硫化鉬—金屬（金、銀、鈀、鉑）納米復合材料。以水為溶劑，以抗壞血酸為還原劑、羧甲基纖維素鈉為穩(wěn)定劑，通過微波輔助加熱來制備二硫化鉬—金屬（金、銀、鈀、鉑）納米復合材料，并對其結(jié)構(gòu)與形貌、成分進行了一系列的表征，且表征結(jié)果表明該法實現(xiàn)了功能納米復合材料的制備，且二硫化鉬納米片表面上負載的金屬納米顆粒的尺寸較均一，分散性較好。此方法較簡單快捷、溫和，且均適用于其他

6、幾種二維過渡金屬硫族化合物如硒化鉬、硫化鎢、硒化鎢等。
　　第三，以商業(yè)催化劑Pd/C為參比，通過循環(huán)伏安法，研究上述成功制備出的二硫化鉬—鈀金屬納米復合材料在堿性溶液中對甲醇電化學催化氧化性能。研究發(fā)現(xiàn)，二硫化鉬—鈀金屬納米復合材料對甲醇電化學催化氧化峰電流密度（433.5 mA/mg）是商業(yè)催化劑Pd/C對甲醇電化學催化氧化峰電流密度（154.2 mA/mg）的2.8倍，這是因為經(jīng)過化學插層法制備出的二硫化鉬納米片是金屬1T結(jié)