一种二维二硫化钼纳米材料、其制备方法和应用

本技术涉及材料领域，具体涉及一种二维二硫化钼纳米材料、其制备方法和应用。

背景技术：

1、二维材料是由单层或几层原子组成的纳米材料，这种超薄的纳米材料赋予了其独特的物理、化学和机械性能，使其在光电、催化、储能、传感、纳米复合材料等领域都有广泛应用前景。过渡金属硫化合物二硫化钼(mos2)有类石墨烯的层状结构，层与层之间是范德华力。mos2有1t、2h和3r三种晶体结构，1t-mos2结构的八面体配位，具有金属特性为金属相，属于亚稳态结构；2h-mos2晶型中含有两个mo-s单位，属于稳定态结构；3r-mos2晶型比2h-mos2晶型多一个mo-s单位，即含有三个mo-s单位。

2、不同晶相的二维mos2材料则表现出明显不同的性质，金属性的1t-mos2由于其独特的电子结构，在电化学制氢、场效应晶体管、超级电容器等方面都表现出了比半导体相2h-mos2更优越的性能。同时超薄的单层mos2纳米片更是展现出优越的光电和催化特性，然而大规模制备单层二维1t-mos2材料还存在巨大挑战，尤其是宏量制备的合成策略，这严重限制其进一步的应用。

3、碱基金属插层剥离法是当前实验室制备超薄单层mos2纳米片广泛使用的策略，其是通过插层化学或电化学对块体mos2剥离获得单层的1t-mos2纳米片，因其合成过程中碱基金属的活性难以进行宏量制备，尤其是千克级制备；而且所获得的1t-mos2纳米片的缺陷不可调控，且分散性较差，应用型较差，同时工业电催化应用效果也不理想；同时，所获得的纳米片中碱金属残留较多，限制了其在催化以及医疗领域的应用。如授权公告号为cn106311282b的中国专利公开了一种多孔单层1t-mos2纳米片的制备方法及应用，其采用超声辅助锂离子插层法对多层mos2纳米片进行剥离，可得单层1t-mos2纳米片，但反应需在严格无水无氧条件下进行，用正丁基锂正己烷溶液辅助剥离，实验条件苛刻，合成产物中含有li+，宏量放大制备难度高，应用受限。水热法或溶剂热法具有温和的反应条件具备规模化制备的优势，能够制备1t-mos2纳米花球，但其纳米片厚度一般在几百纳米，随后要经过进一步剥离才能获得超薄单层纳米片，因此采用水热法制备单层mos2纳米片极具有挑战性，如公开号为cn107651708a的中国专利申请公开了一种微波水热制备1t@2h mos2的方法，其在微波水热法以七钼酸铵和硫脲为原料合成mos2纳米球，操作简单能够宏量放大生产，但所得样品1t相含量不高，且厚度无法控制，获得纳米花球。因此，实现单层1t-mos2的宏量制备仍然是一个巨大的挑战。

技术实现思路

1、本技术提供了一种二维1t相二硫化钼纳米材料其制备方法和应用，以解决二维二硫化钼纳米材料单层率和1t相含量低的问题。

2、本技术的第一方面提供了一种二维二硫化钼纳米材料，二维1t相二硫化钼纳米材料满足以下条件：二硫化钼的单层率在97％以上，x射线光电子能谱表征1t相二硫化钼的含量在90％以上，且表面具有缺陷。

3、本技术第一方面的任意实施方式中，二维二硫化钼纳米材料的水接触角在35°以下，优选在30°以下。

4、本技术第一方面的任意实施方式中，二维二硫化钼纳米材料的杂质离子质量含量在0.5％以下，优选在100ppm以下。

5、本技术第一方面的任意实施方式中，数量占比90％以上的二维二硫化钼纳米材料的横向尺寸分布在75nm-150nm之间。

6、本技术的第二方面提供了一种二维1t相二硫化钼纳米材料的制备方法，该制备方法包括：步骤s1，将钼酸根离子插入层状双金属氢氧化物的层间，得到ldh-钼酸根插层复合物；步骤s2，将含s2-离子化合物与ldh-钼酸根插层复合物进行溶剂热反应，得到ldh-mos2复合物；步骤s3，用酸刻蚀ldh-mos2复合物除去层状双金属氢氧化物，得到二维1t相二硫化钼纳米材料。

7、本技术第二方面的任意实施方式中，上述步骤s1包括：将层状双金属氢氧化物煅烧得到层状双金属氧化物，优选煅烧的温度为400℃-600℃、煅烧的时间为1h-5h；将层状双金属氧化物与钼酸盐的水溶液混合中，使钼酸根离子在层状双金属氧化物向层状双金属氢氧化物的重建过程中插入层状双金属氢氧化物的层间，得到ldh-钼酸根插层复合物，优选混合包括将层状双金属氧化物与钼酸盐的水溶液在保护性气体保护下在40℃-80℃搅拌24h-60h，优选保护性气体为氮气或惰性气体。

8、本技术第二方面的任意实施方式中，钼酸盐的水溶液中钼酸盐的含量为0.1mol/l-2mol/l；优选层状双金属氧化物与钼酸盐的重量比为(0.5-3)：1。

9、本技术第二方面的任意实施方式中，步骤s1包括采用离子交换法或共沉淀法将钼酸根离子插入层状双金属氢氧化物的层间，得到ldh-钼酸根插层复合物。

10、本技术第二方面的任意实施方式中，层状氢氧化物包括钙镁氢氧化物、镁铝氢氧化物和镁铁氢氧化物中的任意一种或多种。

11、本技术第二方面的任意实施方式中，钼酸根离子来自钼酸盐，钼酸盐选自(nh4)6mo7o24·4h2o、na2moo4·2h2o、k2moo4或(nh4)3po4·12moo3中任意一种或多种。

12、本技术第二方面的任意实施方式中，步骤s2包括：将含s2-离子化合物与ldh-钼酸根插层复合物分散在溶剂中形成反应液，优选含s2-离子化合物选自硫脲、硫化铵、或硫代乙酰胺中的任意一种或多种；将反应液在150℃-250℃进行溶剂热反应，得到ldh-mos2复合物，优选溶剂热反应的时间为6h-72h。

13、本技术第二方面的任意实施方式中，溶剂选自水和有机溶剂中的任意一种或多种。

14、本技术第二方面的任意实施方式中，有机溶剂包括醇类溶剂、醚类溶剂和酮类溶剂中的任意一种或多种；优选醇类溶剂包括c1-c6的一元醇、c2-c6的二元醇中的任意一种或多种；优选醇类溶剂包括甲醇、乙醇、乙二醇和异丙醇中的任意一种或多种。

15、本技术第二方面的任意实施方式中，ldh-钼酸根插层复合物与含s2-离子化合物的重量比为1：(0.5-10)。

16、本技术的第三方面还提供了一种第二方面的任意一种制备方法制备的二维二硫化钼纳米材料。

17、本技术的第四方面还提供了一种催化剂，包括二维二硫化钼材料，该二维二硫化钼材料包括上述第一方面或第三方面提供的任意一种或多种二维二硫化钼纳米材料。

18、本技术的第三方面还提供了一种负极材料，包括二维二硫化钼材料，该二维二硫化钼材料包括第一方面或第三方面提供的任意一种或多种二维二硫化钼纳米材料。

19、本技术的第三方面还提供了一种第一方面或第三方面提供的任意一种或多种的二维二硫化钼纳米材料的应用，应用包括将二维二硫化钼纳米材料用作药物载体和/或药物添加剂。

20、本技术的二维二硫化钼纳米材料单层率在97％以上，说明其中的单层二硫化钼纳米片占比极高；而且1t相二硫化钼的质量含量在90％以上说明其具有较好的金属性；其表面含有缺陷，因此其分散性好且电催化性能好，尤其是在工业电流密度下具有优越的电催化析氢性能，催化性能超过商用pt/c，甚至稳定100h不衰减，是当前优越的非贵金属水分解析氢催化剂之一。