本发明涉及异质结构的制备领域，具体涉及一种二硫化锡钼/二硫化锡纳米片的制备方法。
背景技术：
，石墨烯被成功制备之后，二维材料由于其独特的物理、化学性质以及原子级的厚度而受到了研究者广泛的关注。在众多类石墨烯二维材料中，层状金属二硫化物(如二硫化钨、二硫化钼与二硫化锡)展现出优异的结构、电学、光学、化学及热力学性质，使得它们在电子、催化、能源转换以及传感等领域具有巨大的应用前景。
研究发现，金属二硫化物的晶体结构、形貌、几何排列以及组分等性质对电子器件的性能极为重要。例如，对一些电子器件，如气体传感器，通过调整相态来形成异质结吸引了研究者的广泛关注。目前，2d异质结构主要通过化学气相沉积、物理气相沉积及机械转移等方法制备。制备方法的局限性，在很大程度上限制了异质结构的实际应用范围。与之不同的是，液相合成法通过相对简单的实验装置来实现异质结构的批量生产，生产成本被大大降低。然而，液相合成法提供的能量较低并且由于溶剂和活性剂的影响，使得晶体的表面容易产生缺陷，进而导致晶体质量相对较差。此外，异质结构在溶液中优异的分散性使它们与许多器件制备工艺(例如：滴涂、卷对卷印刷以及喷墨印刷等)兼容而被广泛应用于各领域。
然而二硫化锡钼/二硫化锡纳米片没有相关的研究。
技术实现要素：
为了解决现有技术存在的金属二硫化物性能有待提高问题，本发明提供了一种二硫化锡钼/二硫化锡纳米片的制备方法，并且通过加入表面活性剂降低表面能制备二硫化锡/二硫化锡钼核壳结构纳米片。
为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：
二硫化钼锡/二硫化锡纳米片的制备方法，包括以下步骤：
将sn掺杂的moo3纳米带、sns2纳米片与硫脲混合，以水为溶剂，进行水热反应；
充分反应后反应结束后自然冷却；
将反应得到的产物离心分离、水洗，得到二硫化钼锡/二硫化锡纳米片。
作为本发明的进一步改进，所述的sn掺杂的moo3纳米带与sns2纳米片质量比为1：(3～5)。
作为本发明的进一步改进，所述的硫脲的加入量为水质量的1％-2％。
作为本发明的进一步改进，所述的水热反应是在聚四氟乙烯为内胆的水热釜中进行。
作为本发明的进一步改进，所述的水热反应的条件为200～220℃下加热20～40小时，反应结束后自然冷却。
作为本发明的进一步改进，所述的离心分离的转速为8000～12000r/min。
作为本发明的进一步改进，所述的二硫化钼锡/二硫化锡纳米片为平面异质结构。
作为本发明的进一步改进，所述的水热反应的原料中还加入表面活性剂，表面活性剂的加入量为水质量的1％到2％。
作为本发明的进一步改进，所述的表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。
作为本发明的进一步改进，所述的二硫化钼锡/二硫化锡纳米片为核壳结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过水热法，以sn掺杂的moo3纳米带、sns2纳米片与硫脲为原料，在特定的反应条件下，制得二硫化锡钼/二硫化锡平面异质结构纳米片。最终得到的sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构为纳米片。此外，由于在反应过程中以sns2纳米片为模板，因此生成的sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构也为纳米片。
本发明的制备方法与异质结构的传统固相和气相制备方法相比，可以通过简单的实验装置来实现异质结构的批量生产，从而使生产成本被大大降低。
进一步，本发明加入表面活性制备了其他结构纳米片。
优选的，本发明也通过加入表面活性剂降低表面能得到了二硫化锡/二硫化钼锡核壳结构。sn掺杂的moo3纳米带、sns2纳米片、聚乙烯吡咯烷酮与硫脲按特定的比例混合，以水为溶剂，水热反应后得到的产物，得到二硫化锡/二硫化钼锡核壳结构纳米片。
附图说明
图1为实施例1中的sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构的sem图。
图2为实施例1中sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构的edx面扫描图。
图3为实施例1中sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构的edx点分析图。
图4为实施例1中sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构的xrd图。
图5为实施例1中sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构mo3d的xps图。
图6为实施例1中sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构sn3d的xps图。
图7为实施例1中sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构s2p的xps图。
图8为实施例2中sns2/sn0.5mo0.5s2核壳结构的sem图。
图9为实施例2中sns2/sn0.5mo0.5s2核壳结构的edx面扫描图。
图10为实施例2中sns2/sn0.5mo0.5s2核壳结构的edx点分析图。
图11为实施例2中sns2/sn0.5mo0.5s2核壳结构mo3d的xps图。
图12为实施例2中sns2/sn0.5mo0.5s2核壳结构sn3d的xps图。
图13为实施例2中sns2/sn0.5mo0.5s2核壳结构s2p的xps图。
具体实施方式
本发明二硫化钼锡/二硫化锡纳米片的制备方法，包括以下步骤：
将sn掺杂的moo3纳米带、sns2纳米片与硫脲混合，以水为溶剂，进行水热反应；sn掺杂的moo3纳米带与sns2纳米片质量比为1：(3～5)，硫脲的加入量为水质量的1％-2％，所述的水热反应是在聚四氟乙烯为内胆的水热釜中进行。水热反应的条件为200～220℃下加热20～40小时，反应结束后自然冷却。
充分反应后反应结束后自然冷却；
将反应得到的产物离心分离、水洗，得到二硫化钼锡/二硫化锡纳米片。离心分离的转速为8000～12000r/min。二硫化钼锡/二硫化锡纳米片为平面异质结构。
水热反应的原料中还加入表面活性剂，表面活性剂的加入量为水质量的1％到2％。表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。二硫化钼锡/二硫化锡纳米片为核壳结构。
下面结合实施例和附图对本发明的结构和工作原理作进一步详细说明。
实施例1
水热法制备sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构
(1)取3.0mgsn-moo3纳米带、15mgsns2纳米片、3.75mmolcs(nh2)2与20ml去离子水，同时加入以25ml聚四氟乙烯为内胆的水热釜中；
(2)放入提前升温至220℃的烘箱，在220℃下加热30小时；
(3)反应结束后，放在室温环境自然冷却；
(4)将反应得到的灰色固体以8000r/min的转速离心分离，水洗三次最终得到目标产物sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构。
对实施例1中的产物sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构进行分析，如图1所示，sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构的sem图，通过sem图可以说明最终得到的sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构为纳米片状。
如图2所示，sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构的edx面扫描图中，边缘部分mo的含量远高于中间部分并且中间部分几乎不含mo元素。此外，中间部分sn和mo的含量远高于边缘部分，说明中间部分为sns2，而边缘部分为sn0.5mo0.5s2。
如图3所示，sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构的边缘部分sn0.5mo0.5s2的edx点分析图，通过eds谱图可以说明mo:sn:s≈0.47:0.53:2，因此边缘生长的纳米片为sn0.5mo0.5s2。
如图4所示,sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构的xrd图，图中8.9o和17.8o对应对应sn0.5mo0.5s2的(001)和(002)面，其余的峰对应sns2的峰。(pdf卡片：23-0677)
如图5所示,sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构中mo3d的xps图。mo3d的xps图，1t相对应的两个峰(228.3和231.5ev)与2h相对应的两个峰(228.7和232.0ev)相比，结合能降低了0.5ev。另外，通过mo3d谱图中不同相态的峰对应的面积可以实现1t和2h相浓度的定量估计。经过计算，在sn0.5mo0.5s2中，1t晶相和2h晶相的浓度分别为63％和37％。
如图6所示,sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构中sn3d的xps图。图中494.6ev和486.2ev处的峰对应sn3d。
如图7所示,sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构中s2p的xps图。图中161.4ev和162.6ev处的峰对应s2-。
实施例2
水热法制备sns2/sn0.5mo0.5s2核壳结构
(1)取3.0mgsn-moo3纳米带、15mgsns2纳米片、33mg聚乙烯吡咯烷酮、3.75mmolcs(nh2)2与20ml去离子水，同时加入以25ml聚四氟乙烯为内胆的水热釜中；
(2)放入提前升温至220℃的烘箱，在220℃下加热30小时；
(3)反应结束后，放在室温环境自然冷却；
(4)将反应得到的灰色固体以8000r/min的转速离心分离，水洗三次最终得到目标产物sns2/sn0.5mo0.5s2核壳结构。
对实施例2中的产物sns2/sn0.5mo0.5s2核壳结构进行分析，如图8所示，sns2/sn0.5mo0.5s2核壳结构的sem图，通过sem图可以说明最终得到的sns2/sn0.5mo0.5s2核壳结构为纳米片状。
如图9所示，sns2/sn0.5mo0.5s2核壳结构的edx面扫描图中，边缘部分mo的含量稍高于中间部分并且中间部分几乎不含mo元素。此外。中间部分sn和mo的含量远高于边缘部分，说明中间部分为sns2，而边缘部分为sn0.5mo0.5s2。
如图10所示，sns2/sn0.5mo0.5s2核壳结构的边缘部分sn0.5mo0.5s2的edx点分析图，通过eds谱图可以说明mo:sn:s≈0.56:0.47:2，因此边缘生长的纳米片为sn0.5mo0.5s2。
如图11所示,sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构中mo3d的xps图。mo3d的xps图，1t相对应的两个峰(228.3和231.5ev)与2h相对应的两个峰(228.7和232.0ev)相比，结合能降低了0.5ev。另外，通过mo3d谱图中不同相态的峰对应的面积可以实现1t和2h相浓度的定量估计。经过计算，在sn0.5mo0.5s2中，1t晶相和2h晶相的浓度分别为73％和27％。
如图12所示,sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构中sn3d的xps图。图中494.6ev和486.2ev处的峰对应sn3d。
如图13所示,sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构中s2p的xps图。图中161.4ev和162.6ev处的峰对应s2-。
实施例3
水热法制备sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构
本发明二硫化钼锡/二硫化锡纳米片的制备方法，包括以下步骤：
将sn掺杂的moo3纳米带、sns2纳米片与硫脲混合，以水为溶剂，进行水热反应；sn掺杂的moo3纳米带与sns2纳米片质量比为1：3，硫脲的加入量为水质量的1％，水热反应的条件为200℃下加热20小时，反应结束后自然冷却。
充分反应后反应结束后自然冷却；
将反应得到的产物离心分离、水洗，得到二硫化钼锡/二硫化锡纳米片。离心分离的转速为8000r/min。二硫化钼锡/二硫化锡纳米片为平面异质结构。
实施例4
水热法制备sns2/sn0.5mo0.5s2核壳结构
本发明二硫化钼锡/二硫化锡纳米片的制备方法，包括以下步骤：
将sn掺杂的moo3纳米带、sns2纳米片与硫脲混合，以水为溶剂，进行水热反应；sn掺杂的moo3纳米带与sns2纳米片质量比为1：5，硫脲的加入量为水质量的2％，水热反应的条件为220℃下加热40小时，反应结束后自然冷却。
充分反应后反应结束后自然冷却；
将反应得到的产物离心分离、水洗，得到二硫化钼锡/二硫化锡纳米片。离心分离的转速为12000r/min。二硫化钼锡/二硫化锡纳米片为平面异质结构。
水热反应的原料中还加入表面活性剂，表面活性剂的加入量为水质量的1％。表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。二硫化钼锡/二硫化锡纳米片为核壳结构。
实施例5
水热法制备sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构
本发明二硫化钼锡/二硫化锡纳米片的制备方法，包括以下步骤：
将sn掺杂的moo3纳米带、sns2纳米片与硫脲混合，以水为溶剂，进行水热反应；sn掺杂的moo3纳米带与sns2纳米片质量比为1：4，硫脲的加入量为水质量的1.5％，所述的水热反应是在聚四氟乙烯为内胆的水热釜中进行。水热反应的条件为210℃下加热30小时，反应结束后自然冷却。
充分反应后反应结束后自然冷却；
将反应得到的产物离心分离、水洗，得到二硫化钼锡/二硫化锡纳米片。离心分离的转速为10000r/min。二硫化钼锡/二硫化锡纳米片为平面异质结构。
实施例6
水热法制备sns2/sn0.5mo0.5s2核壳结构
本发明二硫化钼锡/二硫化锡纳米片的制备方法，包括以下步骤：
将sn掺杂的moo3纳米带、sns2纳米片与硫脲混合，以水为溶剂，进行水热反应；sn掺杂的moo3纳米带与sns2纳米片质量比为1：3，硫脲的加入量为水质量的1.8％，所述的水热反应是在聚四氟乙烯为内胆的水热釜中进行。水热反应的条件为210℃下加热25小时，反应结束后自然冷却。
充分反应后反应结束后自然冷却；
将反应得到的产物离心分离、水洗，得到二硫化钼锡/二硫化锡纳米片。离心分离的转速为8000r/min。二硫化钼锡/二硫化锡纳米片为平面异质结构。
水热反应的原料中还加入表面活性剂，表面活性剂的加入量为水质量的3％。表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。二硫化钼锡/二硫化锡纳米片为核壳结构。
由于金属硫化物诸多的优异性能以及多样性为建立原子级薄的电子器件提供了机会，使得2d平面异质结是不同组分的材料通过共价键在同一平面内无缝连接。本发明制备的sn0.5mo0.5s2/sns2平面异质结构突破了平面异质结构传统的气相制备方法，首次以液相法制备了平面异质结构。该异质结构具有独特的异质界面，与sns2纳米片相比，导电性也得到了很大的提高，因而适用于传感器以及光电探测等领域。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方案进行修改或者等同替换，而这些并未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在本发明的权利要求保护范围之内。
技术特征：
1.二硫化钼锡/二硫化锡纳米片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将sn掺杂的moo3纳米带、sns2纳米片与硫脲混合，以水为溶剂，进行水热反应；
充分反应结束后自然冷却；
将反应得到的产物离心分离、水洗，得到二硫化钼锡/二硫化锡纳米片。
2.根据权利要求1所述的二硫化钼锡/二硫化锡纳米片的制备方法，其特征在于，所述的sn掺杂的moo3纳米带与sns2纳米片质量比为1：(3～5)。
3.根据权利要求1所述的二硫化钼锡/二硫化锡纳米片的制备方法，其特征在于，所述的硫脲的加入量为水质量的1％-2％。
4.根据权利要求1所述的二硫化钼锡/二硫化锡纳米片的制备方法，其特征在于，所述的水热反应是在聚四氟乙烯为内胆的水热釜中进行。
5.根据权利要求1所述的二硫化钼锡/二硫化锡纳米片的制备方法，其特征在于，所述的水热反应的条件为200～220℃下加热20～40小时，反应结束后自然冷却。
6.根据权利要求1所述的二硫化钼锡/二硫化锡纳米片的制备方法，其特征在于，所述的离心分离的转速为8000～12000r/min。
7.根据权利要求1至6任一项所述的二硫化钼锡/二硫化锡纳米片的制备方法，其特征在于，所述的二硫化钼锡/二硫化锡纳米片为平面异质结构。
8.根据权利要求1所述的二硫化钼锡/二硫化锡纳米片的制备方法，其特征在于，所述的水热反应的原料中还加入表面活性剂，表面活性剂的加入量为水质量的1％到2％。
9.根据权利要求8所述的二硫化钼锡/二硫化锡纳米片的制备方法，其特征在于，所述的表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。
10.根据权利要求8或9所述的二硫化钼锡/二硫化锡纳米片的制备方法，其特征在于，所述的二硫化钼锡/二硫化锡纳米片为核壳结构。
技术总结
本发明公开了一种二硫化锡钼/二硫化锡纳米片的制备方法。Sn掺杂的MoO3纳米带、SnS2纳米片与硫脲按一定比例混合，以水为溶剂，加入以25mL的聚四氟乙烯为内胆的水热釜中；加热数十小时，反应结束后自然冷却；将反应得到的产物离心分离，得到二硫化钼锡/二硫化锡平面异质结构纳米片。此外，我们也通过加入表面活性剂降低表面能得到了二硫化锡/二硫化钼锡核壳结构。Sn掺杂的MoO3纳米带、SnS2纳米片、聚乙烯吡咯烷酮与硫脲按一定比例混合，以水为溶剂，加入以25mL聚四氟乙烯为内胆的水热釜中；加热数十小时，反应结束后自然冷却；将反应得到的产物离心分离，得到二硫化锡/二硫化钼锡核壳结构纳米片。
技术研发人员：王晓珊;黄晓;黄维
受保护的技术使用者：西北工业大学;南京工业大学
技术研发日：.10.09
技术公布日：.01.17
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