本發(fā)明屬于非晶氧化鉬納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用氧化少層硫化鉬制備非晶氧化鉬納米片的方法。

背景技術(shù)：

氧化鉬納米片是一種新型的氣體傳感、生物檢測(cè)和催化的納米材料，是目前理想的二維納米材料。低廉的、高活性的、高靈敏度的氧化鉬在能源轉(zhuǎn)化、光學(xué)器件、電學(xué)器件等領(lǐng)域有重大的應(yīng)用前景。然而，由于非晶氧化鉬納米片高活性且易于聚集，故在制備非晶氧化鉬時(shí)采用化學(xué)氣相沉積(Madeleine Diskus, Ola Nilsen, et al. J. Vac. Sci. Technol. A, 2012, 30, 01A107-1)、水熱法(Jihyun Jang, Sang-Mo Kim, et al. Isr. J. Chem. 2015, 55, 604– 610)等制備方法。在非晶氧化鉬納米材料的制備和應(yīng)用中，為了降低生產(chǎn)成本和達(dá)到綠色環(huán)保的目的，要利用簡(jiǎn)單易得的原材料和探索一種更簡(jiǎn)單的非晶氧化鉬納米材料的制備技術(shù)，這仍然是一種挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種利用氧化少層硫化鉬制備非晶氧化鉬納米片的方法，以提供一種原材料更為簡(jiǎn)單易得、過(guò)程更為綠色的非晶氧化鉬納米片的制備方法。

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：

一種利用氧化少層硫化鉬制備非晶氧化鉬納米片的方法，制備體相硫化鉬在乙醇水溶液中的分散液，將分散液烘干后進(jìn)行煅燒，煅燒后的產(chǎn)物進(jìn)行超臨界二氧化碳處理使部分氧化的硫化鉬轉(zhuǎn)變成非晶氧化鉬納米片。

其中，將體相硫化鉬在乙醇水溶液中進(jìn)行2-6h優(yōu)選4h的水浴超聲，然后將分散液在40-100℃優(yōu)選60℃進(jìn)行烘干獲得氧化少層硫化鉬。

所述的乙醇水溶液中乙醇的體積百分比為10-90%，優(yōu)選為45%。

分散液中體相硫化鉬的濃度為5-15mg/ml。

煅燒的溫度優(yōu)選為300～400℃，時(shí)間為60～120min。

進(jìn)行超臨界二氧化碳處理的條件為：壓力12～20Mpa，溫度40～120℃，磁力攪拌下反應(yīng)3h后釋放二氧化碳卸壓。

進(jìn)行超臨界處理后，將產(chǎn)物進(jìn)行離心分離取上清液。具體可在離心管中進(jìn)行。

離心速率為2000-10000轉(zhuǎn)/min，優(yōu)選為6000轉(zhuǎn)/min。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為5-30min。

進(jìn)一步，將上清液在40-100℃優(yōu)選60℃下烘干得到非晶氧化鉬納米片。

優(yōu)選的，將煅燒后得到的少層硫化鉬再次分散于10-90%優(yōu)選45%的乙醇水溶液中超聲1-4h分散均勻后再進(jìn)行超臨界二氧化碳處理。再次超聲使得分散更為均勻，但對(duì)獲得非晶氧化鉬納米片并無(wú)大的影響。

本發(fā)明所述分散液的制備以及再次超聲的進(jìn)行優(yōu)選在剝離燒杯中進(jìn)行。

本發(fā)明提供了一種基于氧化少層硫化鉬后超臨界二氧化碳處理實(shí)現(xiàn)相轉(zhuǎn)變得到非晶氧化鉬納米片的方法。方法利用體相硫化鉬在乙醇水溶液中超聲得到單層或少層硫化鉬納米片，在空氣環(huán)境下高溫煅燒氧化得到部分氧化的硫化鉬，再通過(guò)超臨界技術(shù)，由于高擴(kuò)散性的二氧化碳在不同結(jié)構(gòu)上吸附的強(qiáng)度的不同產(chǎn)生應(yīng)力，促使結(jié)構(gòu)相轉(zhuǎn)變的發(fā)生。同時(shí)，作為小分子的二氧化碳穩(wěn)定了產(chǎn)生的非晶相從而得到非晶結(jié)構(gòu)的氧化鉬納米片。本發(fā)明中，煅燒溫度和時(shí)間的選擇，以及超臨界流體條件等對(duì)控制硫化鉬納米片向氧化鉬納米片的無(wú)序化轉(zhuǎn)化具有重要意義，同時(shí)對(duì)獲得非晶氧化鉬的結(jié)構(gòu)起決定作用。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明利用原始的、沒(méi)有經(jīng)過(guò)改性剝離的少層硫化鉬來(lái)制備非晶態(tài)氧化鉬納米片，比利用化學(xué)氣相沉積法得到的非晶氧化鉬的成本更為低廉，原料更為易得。從整個(gè)制備過(guò)程上，本發(fā)明簡(jiǎn)單易行，環(huán)保無(wú)污染，在能源轉(zhuǎn)換、光學(xué)器件、電學(xué)器件等領(lǐng)域有重大的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1過(guò)程中得到的單層硫化鉬納米片的HRTEM圖片。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1煅燒氧化并再次超聲后獲得的硫化鉬的HRTEM圖片。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1所制備非晶氧化鉬納米片的HRTEM圖片。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1所制備非晶氧化鉬納米片的Raman圖譜。

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

將100mg硫化鉬分散于10ml的乙醇體積比為45%的水溶液中，然后將含有溶液的燒杯水浴超聲4h，再在60℃環(huán)境下于烘箱中烘干。將烘干得到的少層硫化鉬在炭化爐中350℃空氣環(huán)境下煅燒90min，將煅燒氧化后的少層硫化鉬再次分散于45%的乙醇/水溶液中第二次超聲1h，分散均勻后轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中。向反應(yīng)釜中注入二氧化碳使其達(dá)到超臨界狀態(tài)（16Mpa，80℃），并在磁力攪拌下反應(yīng)3h后釋放二氧化碳進(jìn)行卸壓。將超臨界處理后的樣品轉(zhuǎn)移到50ml離心管中，之后用離心機(jī)以6000轉(zhuǎn)/min的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)5min，取上清液并在60℃烘箱中烘干得到非晶氧化鉬納米片。

其中，將剝離的少層硫化鉬（非烘干，溶液態(tài)）在碳支持膜上用透射電鏡表征，其HRTEM見(jiàn)圖1；將在空氣中煅燒氧化并再次超聲后得到的硫化鉬在碳支持膜上用透射電鏡表征，其HRTEM見(jiàn)圖2；將最終得到的非晶氧化鉬納米片在碳支持膜上用透射電鏡表征，其HRTEM見(jiàn)圖3；所制備非晶氧化鉬納米片的Raman圖譜見(jiàn)圖4。

實(shí)施例2-3

變化下體相硫化鉬在分散液中的濃度分別為5mg/ml以及15mg/ml，制備獲得非晶氧化鉬納米片。

實(shí)施例4-8

變化乙醇水溶液中乙醇的體積比分別為10%、30%、50%、70%以及90%，制備獲得非晶氧化鉬納米片。

實(shí)施例9-13

變化煅燒溫度分別為300℃、320℃、360℃、380℃以及400℃，制備獲得非晶氧化鉬納米片。

實(shí)施例14-17

變化煅燒時(shí)間分別為60min、80 min、100 min、120 min，制備獲得非晶氧化鉬納米片。

實(shí)施例18

變化超臨界二氧化碳處理?xiàng)l件為：壓力12 Mpa，溫度 120℃，制備獲得非晶氧化鉬納米片。

實(shí)施例19

變化超臨界二氧化碳處理?xiàng)l件為：壓力20 Mpa，溫度 40℃，制備獲得非晶氧化鉬納米片。