一种Au纳米颗粒修饰三维分级结构花球状二硫化钼的制备方法

摘要

本发明提供了一种Au修饰三维分级结构花球状二硫化钼微球的制备方法，属于无机先进纳米材料制备工艺技术领域。以氯金酸，硼氢化钠，L-赖氨酸和已制备的二硫化钼为原料，在常温下反应合成一种Au修饰三维分级结构花球状二硫化钼。该制备方法具体包括：将已经制备好的二硫化钼分散到一定体积的去离子水中，加入一定摩尔比的氯金酸和L-赖氨酸，充分混合，再加入一定量的硼氢化钠溶液，充分搅拌混合。常温下反应一定时间后离心分离，洗涤，干燥，将烘干样品置于马弗炉中一定温度下煅烧一定时间即可得到Au修饰三维分级结构花球状二硫化钼微球。本方法成本低，生产工艺简单，产率高，无环境污染，易于工业化大规模生产。所得Au修饰三维分级结构花球状二硫化钼微球形貌规整，可用于化工催化、光催化剂气敏传感器等领域。

说明书

技术领域

本发明属于无机先进纳米材料制备工艺技术领域，尤其涉及Au修饰三维分级结构花球状二硫化钼微球的制备方法。

背景技术

类石墨烯二硫化钼（MoS₂）是由六方晶系的单层或多层二硫化钼组成的具有“三明治夹心”层状结构的化合物，由范德华空隙隔开的三层S-Mo-S共价键紧密堆积而成，其层间的范德华空隙可以容许外来反应物进行插入反应，主体材料沿C晶体学方向发生膨胀，引起材料的体积变化。类石墨烯MoS₂因其独特的微观结构和理、化性质，在克服零带隙石墨烯的缺点同时依然具有石墨烯的很多优点，从而在二次电池、场效应晶体管、传感器、电致发光、电存储等众多领域拥有广阔的应用前景。与具有二维层状结构的石墨烯不同，MoS₂在一定温度范围的空气气氛中更为稳定，因此，二硫化钼基复合材料在光催化技术、气体传感技术与器件等领域将更具有实际意义。

金一向被公认为是化学惰性的，它对氧气和其他气体的化学吸附能力很弱。从热力学角度来看，其氧化物Au₂O₃是不稳定的。其次，金的电负性大于所有其他的金属，只比硫和碘元素略微正一些。而且由于Au+/Au0的标准电极电势为+1.691V，它对电子的亲和能力实际上比氧元素还要大，因此它是很难发生氧化反应的。最后，由于周期表上的/镧系收缩0效应，位于第三过渡系的金的原子半径小于第二过渡系的银原子，其熔点和升华焓都比银的高，说明本身原子之间的相互作用力较强。上述这些特性是造成金的化学反应能力差和催化活性低的主要原因。然而，随着金属粒子粒径减小，表面原子数目增加，其本身的电子性质将发生变化，从而导致其化学和物理性质出现突变，催化活性也有所增加。近些年，研究学者们发现金负载型催化剂可以对光催化，气敏等领域有优良的性能，徐甲强等（徐甲强,韩建军,谢冰,刘云.Au-In₂O₃CO气体传感器的性能与机理研究.传感技术学报,2007,20(3)）用化学沉淀法合成了In₂O₃纳米颗粒，其尺寸均匀、分散性较好，平均颗粒尺寸在20~40nm。在300℃时，2%金掺杂对氧化铟基CO传感器有较好的增敏作用，而对H₂没有明显的增敏作用。金的催化检测等研究成了国际上一个令人注目的新方向，有关的新发现不断涌现，杨建军等（杨建军,贺攀科,张敏,王晓辉,杨冬梅,金振声.光催化消除臭氧的Au/TiO₂催化剂[P].中国专利:CN200510107365.5,2005-12-30）制备了Au/TiO₂复合材料，适合于室内空气净化装置中臭氧的消除。负载型金催化剂对一氧化碳氧化、烃类催化燃烧、丙烯环氧化、液相选择氧化、催化加氢反应等许多重要反应都显示出良好的催化活性，预示着金催化剂具有广阔的应用前景。

关于类石墨烯结构二硫化钼/金纳米颗粒复合材料的研究在国内外都只是刚起步，王新环等（王新环,韩秋森,杨蓉,王琛.一种二硫化钼/金纳米棒复合材料、制备方法及用途[P].中国专利:CN201410815045.4,2014-12-23）制备出了二硫化钼/金纳米棒复合材料，金纳米棒在30nm左右，并指出用于光热治疗。然而，其他相关的研究报道很少。因此，探索更小尺寸的金颗粒负载复合材料及其应用是一个值得去努力研究的方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二硫化钼/金纳米颗粒的制备方法，本方法生产工艺简单，产率高，无环境污染，具有很好的科研前景和应用价值。所得二硫化钼/金纳米颗粒形貌规整，可用于化工催化、光催化、气敏传感器等领域。

本发明的技术方案为：将一定量的二硫化钼粉末分散到一定体积的去离子水中，加入一定摩尔比的氯金酸溶液，L-赖氨酸溶液和硼氢化钠溶液充分混合，常温反应一定时间，离心分离，洗涤，干燥，空气中置于马弗炉中一定温度下热处理即可得到Au修饰三维分级结构花球状二硫化钼微球。

具体合成步骤如下：

（1）配制0.01M氯金酸溶液，0.01M的L-赖氨酸溶液和0.1M硼氢化钠溶液；

（2）将0.01-0.1g制备好的二硫化钼粉末超声分散到10-50ml去离子水中；

（3）向步骤（2）中的溶液中加入1-5ml氯金酸溶液和1-5mlL-赖氨酸溶液，其中，氯金酸和硼氢化钠溶液得摩尔比为1:1，磁力搅拌10-30min；逐滴加入0.1-1.0ml硼氢化钠溶液，磁力搅拌10-30min；

（4）将反应后的产物用离心机进行固液分离，并用去离子水和乙醇对所得固体产物进行多次洗涤；

（5）将步骤（4）所得固体产物放置于干燥箱中，60℃干燥5-10小时，然后置于马弗炉中，在300℃下热处理30min-120min，得到Au修饰三维分级结构花球状二硫化钼微球。

本发明采用上述技术方案后，主要有以下效果：

（1）本发明在制备过程中的各个步骤都不产生有毒有害物质，有利于环境保护，且水热反应时间短，效率高；

（2）本发明方法简单，操作方便，生产用设备简易，易于工业化大规模生产；

（3）本发明制备的Au修饰三维分级结构花球状二硫化钼微球形貌规整，比表面积大且金颗粒粒径小，分散均匀，可用于化工催化、光催化剂气敏传感器等领域。

附图说明

图1为实施例1中三维分级结构花球状二硫化钼微球的X射线衍射图谱

图2为实施例1中三维分级结构花球状二硫化钼微球的FESEM图

图3为实施例1中Au修饰三维分级结构花球状二硫化钼微球的X射线衍射图谱

图4为实施例1中Au修饰三维分级结构花球状二硫化钼微球的FESEM图

图5为实施例1中Au修饰三维分级结构花球状二硫化钼微球的EDS能谱图

图6为实施例2中Au修饰三维分级结构花球状二硫化钼微球的FESEM图

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

实施例1

（1）配制0.01M氯金酸溶液，0.01M的L-赖氨酸溶液和0.1M硼氢化钠溶液；

（2）将0.05g制备好的二硫化钼粉末超声分散到15ml去离子水中；

（3）向步骤（2）中的溶液中加入1.5ml氯金酸溶液和1.5mlL-赖氨酸溶液，其中，氯金酸和硼氢化钠溶液得摩尔比为1:1，磁力搅拌20min；逐滴加入0.2ml硼氢化钠溶液，磁力搅拌20min；

（4）将反应后的产物用离心机进行固液分离，并用去离子水和乙醇对所得固体产物进行多次洗涤；

（5）将步骤（4）所得固体产物放置于干燥箱中，60℃干燥8小时，然后置于马弗炉中，在300℃下热处理30min，得到Au修饰三维分级结构花球状二硫化钼微球。

实施例1中所用的三维分级结构花球状二硫化钼微球的X射线衍射图图谱如图1所示，样品的XRD图谱的所有衍射峰的位置与国际标准卡片PDF#65-0160相符合，表明所用的样品就是二硫化钼。经场发射扫描电子显微镜拍摄所得的FESEM图片，如图2所示，可以看出二硫化钼的形貌为三维分级结构的花球状，形貌规整。

实施例1制备出的二硫化钼/金纳米颗粒三维分级结构微球的X射线衍射图图谱如图3所示，采用本发明所制备的样品的XRD图谱的所有衍射峰的位置与二硫化钼及金的衍射峰相符合，无其他杂峰，表明所制备的样品为复合二硫化钼/金纳米颗粒。经场发射扫描电子显微镜拍摄所得的FESEM图片，如图4所示，可以看出二硫化钼/金纳米颗粒三维分级结构形貌规整，金颗粒尺寸为10nm以下且分散均匀。经EDS能谱扫描所得的结果如图5所示，可以看出金（Au）、钼（Mo）、硫（S）三种元素的存在，且金的信号强度很高，综合XRD、SEM、EDS结果说明金颗粒成功负载到二硫化钼纳米片上。

实施例2

（1）配制0.01M氯金酸溶液，0.01M的L-赖氨酸溶液和0.1M硼氢化钠溶液；

（2）将0.01g制备好的二硫化钼粉末超声分散到10ml去离子水中；

（3）向步骤（2）中的溶液中加入1ml氯金酸溶液和1mlL-赖氨酸溶液，其中，氯金酸和硼氢化钠溶液得摩尔比为1:1，磁力搅拌10min；逐滴加入0.1ml硼氢化钠溶液，磁力搅拌10min；

（4）将反应后的产物用离心机进行固液分离，并用去离子水和乙醇对所得固体产物进行多次洗涤；

（5）将步骤（4）所得固体产物放置于干燥箱中，60℃干燥5小时，然后置于马弗炉中，在300℃下热处理30min，得到Au修饰三维分级结构花球状二硫化钼微球。

实施例2制备的二硫化钼/金纳米颗粒如图6所示，可以看出所制得的二硫化钼/金纳米颗粒三维分级结构复合良好。

实施例3

（1）配制0.01M氯金酸溶液，0.01M的L-赖氨酸溶液和0.1M硼氢化钠溶液；

（2）将0.03g制备好的二硫化钼粉末超声分散到20ml去离子水中；

（3）向步骤（2）中的溶液中加入2ml氯金酸溶液和2mlL-赖氨酸溶液，其中，氯金酸和硼氢化钠溶液得摩尔比为1:1，磁力搅拌20min；逐滴加入0.2ml硼氢化钠溶液，磁力搅拌20min；

（4）将反应后的产物用离心机进行固液分离，并用去离子水和乙醇对所得固体产物进行多次洗涤；

（5）将步骤（4）所得固体产物放置于干燥箱中，60℃干燥6小时，然后置于马弗炉中，在300℃下热处理60min，得到Au修饰三维分级结构花球状二硫化钼微球。

实施例4

（1）配制0.01M氯金酸溶液，0.01M的L-赖氨酸溶液和0.1M硼氢化钠溶液；

（2）将0.08g制备好的二硫化钼粉末超声分散到30ml去离子水中；

（3）向步骤（2）中的溶液中加入3ml氯金酸溶液和3mlL-赖氨酸溶液，其中，氯金酸和硼氢化钠溶液得摩尔比为1:1，磁力搅拌30min；逐滴加入5.0ml硼氢化钠溶液，磁力搅拌30min；

（4）将反应后的产物用离心机进行固液分离，并用去离子水和乙醇对所得固体产物进行多次洗涤；

（5）将步骤（4）所得固体产物放置于干燥箱中，60℃干燥8小时，然后置于马弗炉中，在300℃下热处理30min，得到Au修饰三维分级结构花球状二硫化钼微球。

实施例5

（1）配制0.01M氯金酸溶液，0.01M的L-赖氨酸溶液和0.1M硼氢化钠溶液；

（2）将0.1g制备好的二硫化钼粉末超声分散到50ml去离子水中；

（3）向步骤（2）中的溶液中加入5ml氯金酸溶液和5mlL-赖氨酸溶液，其中，氯金酸和硼氢化钠溶液得摩尔比为1:1，磁力搅拌30min；逐滴加入1.0ml硼氢化钠溶液，磁力搅拌30min；

（4）将反应后的产物用离心机进行固液分离，并用去离子水和乙醇对所得固体产物进行多次洗涤；

（5）将步骤（4）所得固体产物放置于干燥箱中，60℃干燥10小时，然后置于马弗炉中，在300℃下热处理120min，得到Au修饰三维分级结构花球状二硫化钼微球。