[發明專利]一種二硫化鉬與石墨相氮化碳的三維網絡框架的制備方法

有效

• 申請號: 201810738052.7
• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN108889326B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 儀德啟;秦培凡;郝建薇
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種二硫化鉬與石墨相氮化碳的三維網絡框架的制備方法，屬于多孔材料的制備領域。發明將二硫化鉬、氰尿酸和三聚氰胺加入以水為溶劑的反應釜內，固定溫度下攪拌并干燥得到前驅體。將前驅體置于具有通入氣體功能的爐體內，控制氣體流速以及升溫速率進行煅燒，得到二硫化鉬與石墨相氮化碳層層復合的三維網絡框架材料。本發明優點在于：以三聚氰胺與氰尿酸在溶液中自組裝形成三聚氰胺氰尿酸鹽，并插層到二硫化鉬層間，繼而作為石墨相氮化碳的碳源與氮源，通過在惰性氣體內煅燒產生熱縮聚反應，制備出二硫化鉬與石墨相氮化碳層層復合材料，且可改變原料的質量比例的方法來控制三維網絡框架孔徑，過程簡單。

技術領域

本發明涉及一種二硫化鉬與石墨相氮化碳的三維網絡框架的制備方法，屬于多孔材料的制備領域，可用于光催化領域以及鋰離子電池負極材料領域。

背景技術

二硫化鉬(molybdenum disulfide)，縮寫為MoS₂，屬于過渡金屬二硫化物，是一種典型的二維片層材料。單層的MoS₂是兩層硫原子夾著一層鉬原子的“三明治”夾心結構，層與層之間靠范德華力結合在一起，每層之間的距離約為0.65nm。二硫化鉬擁有1.8eV的能帶隙，在納米晶體管擁有很大的發展潛力，可用作線性光電導體和顯示P型或N型導電性能的半導體。石墨相氮化碳(graphitic carbon nitride)，縮寫為g-C₃N₄，是最為穩定的氮化碳同素異形體，是一種非常有前景的非金屬催化劑。已經被廣泛應用光分解水制氫、光催化等領域。因其性能優異而受到廣泛關注。

目前采用三聚氰胺氰尿酸鹽超分子組裝體在高溫條件的下熱縮聚反應可有效制得石墨相氮化碳(Adv.Funct.Mater.2013,23(29):3661–3667.)，以其層狀結構可誘導更強的光吸收，能帶隙可有效增加0.16eV。三維網狀框架結構具有高比表面積和豐富的孔道，能暴露出更多的活性點位，繼而提升在催化反應等應用的性能以及多相反應中反應物與產物的傳質擴散。二硫化鉬與石墨相氮化碳充分接觸可形成異質結，因其導帶和價帶的差異，石墨相氮化碳由于光激發產生的電子或空穴會轉移到復合物的導帶或價帶中，電子空穴分離，復合率降低，從而可以更高效地利用光激發產生的活性粒子，提高催化效率(ChemicalReviews,2016,116(12):7159-7329.)。在鋰離子電池負極材料應用方面，石墨相氮化碳可阻擋二硫化鉬片層運動防止其團聚，緩解其體積變化引起的機械應力。而三維網絡框架可加快鋰離子的擴散，使之與二硫化鉬能充分接觸，有利于材料的快速充放電(Adv.Mater.2014,26,964-969)。

目前針對二硫化鉬改性制備網絡結構的專利有：二硫化鉬與碳的三維多孔網絡復合材料及制備方法(公開號：CN 104966817A，2015年10月7日，天津大學)，以氯化鈉為分散劑和模板，采用鉬酸銨、鉬酸鈉，硫脲在離子水中溶解并冷凍干燥，混合物在管式爐中煅燒后水洗去除氯化鈉，得到產物。三維多孔類石墨烯負載二硫化鉬復合材料及制備方法(公開號：CN104966812A，2015年10月7日，天津大學)，采用氯化鈉作為分散劑和模板，將其與鉬源、硫源和有機碳源充分溶解混合，冷凍干燥并研細，得到混合物；將混合物放入管式爐，于氬氣保護下煅燒，得到煅燒產物，得到三維多孔類石墨烯負載二硫化鉬復合材料。

制備石墨相氮化碳的專利有：一種制備石墨相氮化碳材料的方法(公開號：CN106540733A，2017年3月29日，太原理工大學)，使用二氰二胺和納米二氧化硅為前驅體，以微波焙燒和馬弗爐焙燒制備出高的比表面積的石墨狀氮化碳。一種多孔石墨相氮化碳的合成方法(公開號：CN104843658A，2015年8月19日，常州大學)，以聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯微乳液為硬模板，氰胺、二氰二胺或鹽酸胍為前驅體，通過直接混合，干燥，惰性氣體的氣氛下焙燒即可得到多孔石墨相氮化碳。

發明內容