如何制备无机富勒烯二硫化钨纳米管?(一)

无机富勒烯二硫化钨纳米管具有同心轴管构成的层状结构,其在多个领域均具有较高的使用价值。那么,无机富勒烯二硫化钨纳米管如何制备呢?它们的制备可以采用热分解法和直接加热法,操作起来简单方便。

二硫化钨图片

无机富勒烯(Inorganic Fullerene,IF)二硫化钨纳米管具有同C60、碳纳米管相似的同心轴管层状结构,在多个领域均有应用。例如,该纳米管可作为锂离子电池的电极材料、原油氢化脱硫的催化剂、储氢材料等。

以下是制备IF二硫化钨纳米管的两种方法:

1.热分解法

(1)用(NH46W12O39与NH4S反应制备(NH42WS4,然后在H2气氛中将(NH42WS4球磨至无定型或纳米尺寸,增大(NH42WS4的表面积,以增加其缺陷和反应活性;

(2)将球磨后的(NH42WS4纳米粉放在石英坩埚中使其尽量散开,将坩埚置于管式炉在H2和C4H4S气氛中加热,温度达到360℃时保温30 min,在此气氛下冷却至室温,从而制得IF二硫化钨纳米管。C4H4S在反应中起到了催化剂的作用,发生的反应为:

(NH42WS4+ H2→ WS2+2H2S-+2NH3

无机富勒烯图片

2.直接加热法制备

(1)加热装置用接有2个不锈钢电极的不锈钢容器,电极用水冷却,W箔与电极相连,位于容器的底部。SiO2薄片置于不锈钢容器的顶部。

(2)用Ar气充满整个容器,接着给W箔通35 A的电流30 min,用光学测温仪测量,W箔温度可达1200℃,保温30 min;

(3)当看到在SiO2薄片边缘有树状结构,即直径10~100 m、长约90 m的WO3-x (x=0~1)纳米棒时,快速给不锈钢容器中通入H2S气体,同时将加热电流降至30 A,容器内温度为1000℃,保温30 min,发现SiO2薄片边缘的树状结构变为灰色的针状结构;

(4)关闭电源冷却至室温,将针状结构产物收集,制取结构完美、高纯度的IF二硫化钨纳米管。