[發明專利]一種離子液體插層的納米二硫化鉬的制備方法

有效

• 申請號: 201811441069.2
• 申請日: 2018-11-29
• 公開（公告）號: CN111233041B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 王冬娥;田志堅;潘振棟;李鵬;王琳;韓健強;王從新
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C01G39/06
• 分類號: C01G39/06;B82Y40/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

本發明公開了一種離子液體插層的納米二硫化鉬的制備方法。包括以下步驟：(1)將一定濃度的鉬源和硫源的水溶液分別加入到兩份配好的乳化溶液中，乳化形成反相微乳液A和B，將反相微乳液A和B混合得到反相微乳液C，將C進行微乳熱處理后分離、洗滌、干燥得到納米二硫化鉬；(2)將步驟(1)制備的納米二硫化鉬分散在離子液體水溶液中，在15～80℃下進行離子交換2～72h，將獲得的產物分離、洗滌、干燥，得到離子液體插層的納米二硫化鉬。本發明合成方法具有該制備過程條件溫和、操作過程簡單安全、無需后續雜質處理，所制備的離子液體插層的納米二硫化鉬具有1.0～4.0nm的層間距、高分散性和5～30nm的顆粒尺寸，具有最極高的邊位活性位暴露率。

技術領域

本發明涉及一種離子液體插層的納米二硫化鉬的制備方法，特別涉及一種在反相離子液體微乳液體系中微乳熱合成的納米二硫化鉬進行離子交換制備離子液體插層的納米二硫化鉬方法。

背景技術

二硫化鉬具有類石墨烯的層狀結構。單層的二硫化鉬可以看作是一個鉬原子層夾在兩層硫原子層中間形成的類“三明治”結構。S-Mo-S單層中，每個鉬原子與六個硫原子成共價鍵，呈“三棱柱”狀或“八面體”狀。層與層之間通過較弱的范德華力連接，形成多層堆積的結構，層與層直接的間距為0.62nm，層內通過較強的化學鍵相連接。插層結構的二硫化鉬具有層間距較大、堆積層數少、缺陷位數量多等特點，這些特點均有助于增加二硫化鉬納米片活性位的暴露，進而提高其在油品催化加氫、電化學催化等過程中的反應活性。

插層是利用二硫化鉬層狀結構的特性，將客體物質插入到二硫化鉬層間而不引起層內化學鍵的斷裂。目前，關于插層結構二維二硫化鉬納米片的合成已有報道，如通過水熱溶劑熱等方法制備金屬離子、有機大分子、O原子(P原子或NH₄⁺)等雜原子插入的硫化鉬材料。

CN108067257A公開了一種采用高粘度溶劑溶劑熱制備高活性位暴露的納米二硫化鉬加氫催化劑的方法，該發明制備的納米二硫化鉬催化劑通過銨根、金屬離子等離子的插層實現了層間距由0.62nm擴大至0.98nm。CN 10660865公開了一種金屬陽離子摻雜二硫化鉬材料的制備方法。該發明采用向鉬源硫源反應溶液中加入配位試劑保護的金屬配合物溶液，得到固體粉末，然后進行高溫處理得到層間距在0.62nm-1.0nm的金屬陽離子摻雜的二硫化鉬材料。CN 107540019A公開了一種二硫化鉬/石墨烯交替插層結構材料的制備方法，該發明在鉬源硫源反應溶液中加入表面活性劑水熱得到的固體產物在惰性氣氛中進行600-800度高溫焙燒，從而得到二硫化鉬/石墨烯交替插層結構材料，其中二硫化鉬材料層間距為0.95nm。綜上可知，上述發明中所制備的層間距擴大的二硫化鉬多是由無機陽離子或含碳物質等插入層間導致的，且層間距均小于1.0nm。

CN103275355A公開了一種有機改性二硫化鉬納米片層的制備方法，通過溶劑熱法用正丁基鋰等插層劑對層狀二硫化鉬進行插層處理后，對插層的二硫化鉬進行水解得到二硫化鉬懸浮液，將有機改性劑加入懸浮液中反應生成有機改性的二硫化鉬納米片層，其層間距在1.1-3.0nm。所制備的有機改性的二硫化鉬納米片層在有機溶劑中具有良好的分散性。該發明中，鋰離子(如丁基鋰，n-C₄H₉Li)先嵌入到二硫化鉬粉末層間中形成插層結構的化合物，再與水(質子性溶劑)作用發生劇烈的化學反應，產生氫氣，實現二硫化鉬的剝離，形成單層或少層的二硫化鉬納米片。但由于n-C₄H₉Li非常活潑，所要求的工作環境比較苛刻，必須在無氧、無水的環境中進行Li離子插入反應，且與水反應后還需要后期處理以去除鋰離子。

為了增加二硫化鉬納米片活性位的暴露，提高其在油品催化加氫、電化學催化等過程中的反應活性，需要進一步開發合成方法制備插層結構的二硫化鉬納米催化劑。

發明內容

基于以上問題，本發明提供了一種制備條件溫和、操作簡單安全、無需后續處理且邊位暴露量高的離子液體插層的納米二硫化鉬的制備方法。

本發明所采用的方法如下：