二硫化钨纳米棒低温合成法

纳米结构材料具有独特的物理学、化学、电学、磁学和力学性质在填充材料、药物传输、催化等领域具有潜在的应用前景。已有的研究表明,过渡金属的二硫化物具有独特的性质,它们可以作为光敏材料、催化剂、润滑剂、高能量电池的阴极材料等。

二硫化钨(WS2)具有类似石墨片层的层状结构,层内是很强的共价键,层间则是很弱的范德华尔斯力,层与层很容易剥离,具有良好的各向异性及较低的摩擦系数。二硫化钨因其具有独特的理化性能,而在工业生产中得到广泛应用,例如固体润滑剂、石油化工生产脱硫催化剂、弹性涂层材料、储氢材料、储锂电极材料、催化加氢等。

二硫化钨低温合成法图片

迄今用于制备纳米二硫化钨的方法主要有高温热反应(气固反应、固相烧结等)与低温溶剂热合成法(水热法、溶液化学反应等)。人们采用高温热反应方法制备了二硫化钨纳米管、纳米片、纳米花等,但技术成本高、工艺复杂,而采用低温合成法的成本较低,形貌相对可控,但相关研究较少。

有鉴于此,有科学家提出了一种二硫化钨纳米棒的制备方法,所制成品为钨纳米棒状,具有较好的可见光吸收性能,其制备过程包括:

(1)将钨酸钠、盐酸羟胺和硫脲以1:1.5~3:3~5的摩尔比溶于水中,充分搅拌溶解形成透明的溶液,再用酸调节溶液的pH值至5~6;

(2)往步骤(1)得到的溶液中加入混合表面活性剂,搅拌溶解;所述混合表面活性剂由CTAB、CTAC和F127以1:1.5~3:0.6~1.8的摩尔比混合组成,所述混合表面活性剂与钨酸钠的摩尔比为1:5~10;

(3)将步骤(2)得到的溶液移入不锈钢反应釜中,密封,在170~200℃下反应10~24h;

(4)将步骤(3)得到的反应产物冷却至室温,分离、洗涤、干燥反应产物,得到二硫化钨纳米棒。

制备工艺利用由CTAB(十六烷基三甲基溴化铵)、CTAC(十六烷基三甲基氯化铵)和F127(乙氧基-丙氧基形成的两性三嵌段聚合物)组成的特殊的混合表面活性剂与钨酸钠、盐酸羟胺和硫脲水热反应制备二硫化钨纳米棒;所制备的二硫化钨纳米棒直径为20~100nm,长度为200~350nm,最大长度差小于150nm,长度分布集中,尺寸均匀性好,并且分散性好,具有极其优秀的可见光吸收性能,在光催化和电析氢方面将具有广泛的应用前景。

 

 

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