本發(fā)明屬于二硫化鉬的相轉(zhuǎn)變領(lǐng)域，具體公開(kāi)了一種實(shí)現(xiàn)二硫化鉬2H到1T相轉(zhuǎn)變的方法。

背景技術(shù)：

二維納米材料是納米材料研究領(lǐng)域的一個(gè)焦點(diǎn)研究課題。在所有二維材料的研究中，MoS₂因?yàn)閾碛谐霰姷碾姾奢d體遷移率的電子特征和可調(diào)的電荷載體行為而得到廣泛關(guān)注。二硫化鉬的半導(dǎo)體性質(zhì)和特殊的層狀結(jié)構(gòu)，使其表現(xiàn)出眾多優(yōu)異的物理化學(xué)性能，如比表面積大、反應(yīng)活性高、吸附能力強(qiáng)、催化性能好等，因此在潤(rùn)滑、催化、傳感、納米光電子器件、高性能的復(fù)合材料、以及電化學(xué)儲(chǔ)氫和儲(chǔ)鋰等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景（Zhang G. ,et al. , Energy & Environmental Science, 2016, 9, 1190-1209.）。MoS₂是一個(gè)前景良好的非貴金屬催化劑，也是一個(gè)典型的二維材料，但是它的性能受制于其活性位點(diǎn)的密度和較差的電子傳輸能力。層狀MoS₂主要存在兩相：2H和1T。它的金屬1T相有更高的光電催化活性。截止目前，實(shí)現(xiàn)1T相的方法主要是離子插層法（Acerce M, Voiry D, Chhowalla M., Nature Nanotechnology, 2015, 10(4).），因此，尋找一種新的方法有效得到二維MoS₂納米片1T相仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種實(shí)現(xiàn)二硫化鉬2H到1T相轉(zhuǎn)變的方法。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種實(shí)現(xiàn)二硫化鉬2H到1T相轉(zhuǎn)變的方法，將二硫化鉬溶于乙醇水溶液中，并進(jìn)行超聲分散剝離；在超聲分散剝離獲得的溶液中加入表面活性劑分散均勻，分散液置于超臨界二氧化碳反應(yīng)釜中，于40-60℃、16-20Mpa條件下反應(yīng)4-6h；反應(yīng)液進(jìn)行分離純化。分離純化后獲得的MoS₂溶液中2H態(tài)與1T態(tài)共存。

其中，二硫化鉬的乙醇水溶液中，二硫化鉬的濃度為5g/L,乙醇和水等比例混合。

將二硫化鉬溶于乙醇水溶液密閉后進(jìn)行水浴超聲6-8h，之后離心取上層液。

離心取上層液的條件為：3000-5000r/min，20-45min。

表面活性劑加入的量為二硫化鉬質(zhì)量的4倍。

所述的表面活性劑優(yōu)選為聚乙烯吡咯烷酮。

所述的分離純化為，取出反應(yīng)液用溶劑洗滌，去除表面活性劑；之后去除上層液，余下的加入溶劑溶解，超聲均勻，即得MoS₂溶液。

其中，洗滌方法為加入乙醇與水等比例的混合物，離心速度20000 r/min保持20 min，三次，洗去表面活性劑。

具體的，一種實(shí)現(xiàn)二硫化鉬2H到1T相轉(zhuǎn)變的方法，步驟如下：

1）剝離過(guò)程：將50 mg二硫化鉬，加入裝有10 mL溶劑（去離子水：乙醇=1:1）的燒杯中，用保鮮膜封好；封好的燒杯放入冷水浴超聲波清洗器中超聲，離心，取上層液，使其分散均勻并得到剝離；

2）相轉(zhuǎn)變過(guò)程：在分散均勻后的溶液中加入200 mg的表面活性劑，超聲0.5 h；轉(zhuǎn)入超臨界反應(yīng)釜中，達(dá)到超臨界條件后，連續(xù)攪拌6h；取出溶液用溶劑洗滌，去除表面活性劑；洗好后取走上層液，留下的加入溶劑溶解，超聲均勻，得到MoS₂溶液。

發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明中表面活性劑的加入放在相轉(zhuǎn)變過(guò)程，而非在剝離過(guò)程和二硫化鉬一起加入更有利于1T相的形成。在剝離過(guò)程和二硫化鉬一起加入是在體相中加入，不利于表面活性劑與二維材料形成一體；而在剝離之后加入，是在初步剝開(kāi)的二維層狀材料中加入表面活性劑，對(duì)乳液發(fā)生相轉(zhuǎn)變促使形成1T相更有利。

超臨界二氧化碳具有非極性的特點(diǎn)，水具有很強(qiáng)的極性，這種極性的差別使得CO₂和水之間產(chǎn)生強(qiáng)大的界面能而無(wú)法相互溶為一相。表面活性劑可以有效的降低分散相與連續(xù)相界面之間的界面能，形成穩(wěn)定的乳液微環(huán)境。而且，相對(duì)于傳統(tǒng)的非極性有機(jī)溶劑，超臨界CO₂可以通過(guò)調(diào)節(jié)其溫度和壓力來(lái)控制乳液的相行為。表面活性劑屬于兩親性的分子，其親水基團(tuán)傾向于水相，而疏水基團(tuán)則傾向于油相。因此在超臨界CO₂體系中水作為分散相時(shí)，當(dāng)達(dá)到合適的CO₂壓力時(shí)，表面活性劑分子疏水鏈聚集在一起，指向非極性的超臨界CO₂相，而親水基團(tuán)朝向水相，形成極性核，核內(nèi)部包裹著水相，會(huì)形成反相膠束（Water/CO₂微乳液）（Wang N,et al. Scientific Reports, 2015, 5,16764）。

MoS₂片層2H相與1T相的轉(zhuǎn)變主要是由局部張力或者剪切力引起的硫原子的空位，導(dǎo)致MoS₂晶格結(jié)構(gòu)的重組而產(chǎn)生相轉(zhuǎn)變（Voiry D, et al. Chemical Society Reviews, 2015, 44，2702.）。在本發(fā)明中，通過(guò)對(duì)是否加入表面活性劑以及加入何種表面活性劑的選擇發(fā)現(xiàn)，由于PVP和二硫化鉬之間強(qiáng)烈的相互作用可以被視為一個(gè)整體：在沒(méi)有CO₂的情況下，水是連續(xù)相，表面活性劑的親水基朝向水相。在CO₂壓力比較低時(shí)，CO₂分子溶解在水中，進(jìn)入到表面活性劑的界面部位，形成了CO₂-in-water 乳液；當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到超臨界狀態(tài)，隨著CO₂分子更多的進(jìn)入到膠束的疏水核中，有效的減弱了膠束的穩(wěn)定性，促使膠束轉(zhuǎn)變成反向膠束。這時(shí)乳液由CO₂-in-water乳液轉(zhuǎn)變了water-in-CO₂乳液。在反向膠束形成的過(guò)程中，親水基和CO₂分子間的排斥力促使親水基團(tuán)團(tuán)聚在一起，造成反向膠束的彎曲程度增加，這個(gè)過(guò)程片層受局部張力或者剪切力引起的硫原子的空位，從而實(shí)現(xiàn)2H到1T相的轉(zhuǎn)變。

本發(fā)明基于超臨界二氧化碳輔助構(gòu)筑的表面活性劑膠束體系中實(shí)現(xiàn)MoS₂相轉(zhuǎn)化的方法，得到一種新的實(shí)現(xiàn)MoS₂相轉(zhuǎn)變的方法機(jī)理，其中1T相含量達(dá)到90%左右，是一種工藝簡(jiǎn)單、后處理簡(jiǎn)單、新穎、綠色、安全，具有重復(fù)性的方法，相對(duì)于離子插層法的高溫高壓反應(yīng)條件，此方法還具有溫和安全的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1中，（a）為實(shí)施例1中原料本體MoS₂的掃描電鏡圖，（b）為實(shí)施例1制得的MoS₂溶液的原子力顯微鏡照片，（c）為圖（b）中的附圖的放大部分；

圖2中，從下到上分別是實(shí)施例1 所制備的MoS₂和2H-MoS₂的拉曼譜圖；

圖3分別是實(shí)施例1 所制備的MoS₂的透射電鏡照片（圖a）及高分辨透射電鏡照片（圖b-d）；

圖4是實(shí)施例1 所制備的MoS₂的XPS圖，其中圖a是Mo元素的XPS圖，圖b是S元素的XPS圖。

具體實(shí)施方式

以下以具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此：實(shí)施例1

一種實(shí)現(xiàn)二硫化鉬2H到1T相轉(zhuǎn)變的方法，步驟如下：

1）將50 mg二硫化鉬，加入裝有10 mL溶劑（去離子水：乙醇=1:1）的燒杯中，用保鮮膜封好。封好的燒杯放入水浴超聲波清洗器中超聲7h，之后于5000 r/min的轉(zhuǎn)速下離心20min，取上層液；

2）在上層液中加入200 mg的PVP表面活性劑，超聲0.5h。轉(zhuǎn)入超臨界反應(yīng)釜中，達(dá)到超臨界條件后（40℃，16 MPa），連續(xù)攪拌6h；取出溶液，加入乙醇水溶液（乙醇與水等比例）高速離心（20000r/min，20min），重復(fù)三次，然后去除表面活性劑；洗好后取走上層液，保留下面沉淀，加入溶劑溶解，超聲均勻，得到MoS₂溶液。

圖1顯示了實(shí)施例1中原料本體MoS₂的掃描電鏡圖（a）及得到的樣品的原子力顯微鏡照片（b）。結(jié)果表明相比于本體MoS₂，本發(fā)明制備的樣品尺寸小，層數(shù)薄。

圖2顯示了制備的MoS₂的拉曼圖譜。結(jié)果表明加入PVP的樣品出現(xiàn)1T相MoS₂的特征峰（150cm-1,193cm-1，344cm-1）。

圖3是所制備的MoS₂的透射電鏡照片（圖a）及高分辨透射電鏡照片（圖b-d）。結(jié)果顯示MoS₂片層中出現(xiàn)2H和1T相的結(jié)構(gòu)。

圖4是實(shí)施例1所制備的MoS₂的XPS圖。XPS圖譜表明2H-MoS₂和1T@2H-MoS₂納米片的Mo 3d，S 2s 和S 2p 核心能級(jí)峰區(qū)。三角虛線代表1T相的分布相對(duì)于1T@2H-MoS₂納米片中Mo 的3d峰。XPS在229.5和232.7 eV的峰相應(yīng)的結(jié)合能分別為2H-MoS₂的Mo4+ 3d_5/2 和 3d_3/2電子能量，向低能處移動(dòng)0.5 eV表明1T相的存在。在譜中S的2P區(qū)域，在已知的2H-MoS₂, S 2p_1/2, 和 S2p_3/2雙峰外發(fā)現(xiàn)了額外的峰，它出現(xiàn)在163.2和162.9eV。這些峰的改變可以歸因于1T相的形成。根據(jù)之前報(bào)道的方法（Cai L, He J, Liu Q, et al. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 2622?2627），1T相的含量約達(dá)到90%。