[發明專利]一種二硫化鉬氣凝膠的制備方法

有效

• 申請號: 201711058035.0
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN107902700B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 金一銘;金亞妮;支明佳;洪樟連
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C01G39/06
• 分類號: C01G39/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 傅朝棟;張法高

本發明公開了一種二硫化鉬(MoS₂)氣凝膠的制備方法。該二硫化鉬氣凝膠的制備方法的制備特征包括：1)以四水合鉬酸銨(分子式：(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O)為鉬前驅體；2)以巰基丁二酸(分子式：C₄H₆O₄S)為硫前驅體；3)以水為溶劑；4)以聚丙烯酸為添加劑；5)以環氧丙烷為凝膠促進劑；6)通過超臨界干燥技術獲得二硫化鉬氣凝膠。本發明的二硫化鉬氣凝膠的制備方法具有原料易得，工藝簡單的特點。所制得的二硫化鉬氣凝膠的比表面積在200?500m²/g，孔隙率在99％?99.5％之間，可應用于催化劑及催化劑載體、鋰硫電池電極材料等。

技術領域

本發明屬于氣凝膠材料制備技術領域，具體涉及一種制備二硫化鉬氣凝膠的方法。

技術背景

二硫化鉬作為一種重要的硫化物材料，在固體潤滑、微納電子器件等方面有著重要的用途。尤其是近年來研究者們發現二硫化鉬具有較高的電化學儲能性能以及電分解水產氫的催化性能，可以用于高性能鋰離子電池及光電化學電極材料。

在上述的應用中，提高二硫化鉬材料的比表面積以及優化其孔結構，對于增加具有電化學反應活性的表面位點，從而進一步提升材料性能有著極其重要的作用。氣凝膠材料作為一種本征具有大比表面積和可控的孔結構的材料，在理論上可以滿足以上的要求。因此，如果能夠采用溶膠-凝膠工藝制備出二硫化鉬氣凝膠材料，對于進一步擴寬其在電化學儲能和催化領域的有著重要的意義。

在國內外的文獻報道中，目前關于硫化鉬(MoS_x)氣凝膠制備的方法主要可以分為兩類：第一類是在2015年，Worsley等人直接以含硫的金屬鹽(成分為(NH₄)₂(MS₄)，其中M為金屬離子)為前驅體，通過冷凍干燥和后期在氫氣中熱處理的方法，制備了MoS₂和WS₂氣凝膠，并研究了其作為吸附劑和電化學催化產氫催化劑的性能(ACS Nano，2015，9，4698-4705)。所獲得二硫化鉬/石墨烯復合氣凝膠具有高比表面積(323m²/g)的結構特征。第二類是美國西北大學的Kanatzidis研究小組所發明的氧化還原法，采用I₂和(NH₄)₂(MoS₄)直接在甲酰胺中反應，其中I₂與Mo⁶⁺離子之間發生原位的氧化還原反應生成濕凝膠，再通過二氧化碳超臨界干燥技術獲得MoS_x氣凝膠(J.Am.Chem.Soc.2015,137，13943-13948)。以上兩種方法均采用了硫代鉬酸銨同時作為鉬源和硫源。此外，馬杰等人在中國發明專利(申請號201610362513.6)中提出了三維石墨烯氣凝膠負載二硫化鉬納米片雜化材料的制備方法，并報道了其在染料敏化太陽能電池電極中的應用。劉天西等在中國發明專利(申請號201510444473.5)中報道了一種二硫化鉬納米片/碳氣凝膠雜化材料及其制備方法，并認為其可以用于高性能催化劑材料、鋰離子電池或太陽能電池等新能源器件的電極材料。呂斌等人在中國發明專利(申請號201510066222.8)中提出了石墨烯氣凝膠/二硫化鉬/聚苯胺三元復合超級電容器電極材料及制備與應用，通過將二硫化鉬/聚苯胺材料擔載在石墨烯氣凝膠上，獲得了具有良好電化學性能的復合氣凝膠材料。

從以上的資料總結可知，目前報道的二硫化鉬氣凝膠材料均是采用價格昂貴且不穩定的硫代鉬酸銨作為前驅體，或是通過在已經制備的碳基材料的氣凝膠上擔載二硫化鉬的形式制備復合氣凝膠。目前，尚沒有直接以溶膠-凝膠方法，結合在乙醇流體中的超臨界干燥工藝制備二硫化鉬氣凝膠的報道。

本發明申請公開了一種以四水合鉬酸銨為鉬源，巰基丁二酸為硫源，聚丙烯酸為添加劑，環氧丙烷為凝膠促進劑，采用溶膠-凝膠的方法制備二硫化鉬濕凝膠。

發明內容