本發明屬于二硫化鎢納米材料的合成技術領域，具體涉及一種1T相單層二硫化鎢納米片的制備方法。
背景技術：
二硫化鎢與二硫化鉬結構相同，都是典型三明治層狀結構，由于其層間相對較弱的范德華力，也可以剝離成單層或少層數的納米片，被認為是另外一種相當重要的二維納米片材料，具有獨特的物理、化學和電學特性。二硫化鎢與二硫化鉬相同，都存在三種相態，即1T、2H和3R相，其中，1T相是WS2以一個S-W-S單分子層作為最小重復單元堆疊，而2H和3R相是以兩個和三個S-W-S單分子層作為最小重復單元堆疊。自然界中大部分WS2是以2H穩定相存在的，1T和3R相屬于亞穩態結構，在一定條件下可以轉變為2H相。由于單層2H相的WS2已經失去了雙分子層為最小重復單元的特性，因此也被稱為1H相。不同的相態的WS2材料所呈現的物理化學特性也不盡相同。例如，2H態材料展現半導體特性，而1T態的WS2材料則呈現出金屬特性。雖然單層WS2納米材料在熱、電、光、力學等方面的性質及其在光電子器件領域的潛在應用引起了科研人員的廣泛關注。然而，一般的化學、物理法難以制備出純單層結構的WS2納米材料，尤其是不同相態的單層硫化鎢剝離制備。目前有關二硫化鎢的合成和應用報道大部分是WS2納米片、WS2納米棒以及WS2與碳纖維和石墨烯等的復合物。例如：申請號為201510975198.X的專利公開了一種石墨狀二硫化鎢納米片的制備方法；申請號為201610008800.7的專利公開了一種硫化鎢納米棒制備方法；申請號為201310533441.3的專利公開了類石墨烯二硫化鎢納米片制備方法；申請號為201510622958.9的專利公開了一種硫化鎢/碳納米纖維/石墨烯復合物的制備方法；申請號為201410065185.4的專利公開了一種二硫化鎢納米薄片的制備方法。這些方法合成的二硫化鎢納米材料盡管在某個維度方向上是納米級，但都不是單層二硫化鎢，此外目前公開的文獻資料幾乎未見有單層二硫化鎢的相關報道，尤其是單一指定相態的單層二硫化鎢納米片的制備。
技術實現要素：
本發明解決的技術問題是提供了一種簡單、安全、高效且適合規模化生產的1T相單層二硫化鎢納米片的制備方法，該方法是以硫代鎢酸銨和鋰鹽化合物為原料，在一定溫度下熱處理得到1T相的插鋰Li2WS2塊體，插鋰Li2WS2塊體在去離子水中水解自行剝離得到單層目標產物。
本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種1T相單層二硫化鎢納米片的制備方法，其特征在于具體步驟為：
（1）將硫代鎢酸銨和鋰鹽化合物按1:2摩爾比混合研磨，研磨后的混合物在惰性氣體保護下于800-1300℃保溫1-10h，冷卻至室溫得到插鋰的1T相硫化鎢塊體；
（2）將插鋰的1T相硫化鎢塊體直接置于去離子水中，輔助超聲水解剝離5-30min，再將得到的懸浮液置于離心機中，經離心分離去除未剝離的沉淀物后得到1T相單層WS2納米片懸浮液；
（3）將1T相單層WS2納米片懸浮液在離心機上分別用水和乙醇離心洗滌去除可溶性雜質，最后將沉淀物1T相單層WS2納米片分散于小分子溶劑中保存，該1T相單層WS2納米片的厚度小于1nm。
進一步限定，步驟（1）中所述的鋰鹽化合物為氫氧化鋰、氯化鋰、醋酸鋰、碳酸鋰、硫酸鋰或硝酸鋰中的一種或多種。
進一步限定，步驟（2）中所述的離心機轉速為1000r/min，步驟（3）中所述的離心機轉速為4000-20000r/min。
進一步限定，步驟（3）中所述的小分子溶劑為水、甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮或N-甲基甲酰胺。
本發明與現有技術相比具有以下優點：
1、本發明以硫代鎢酸銨和鋰鹽化合物為原料，通過簡單的溫度控制可以合成為插鋰的1T相硫化鎢塊體，插鋰的1T相硫化鎢塊體可以在水中水解自行剝離成1T相單層WS2納米片，并且可以在水、乙醇等小分子溶劑中穩定存在；
2、本發明得到的1T相單層WS2納米片的厚度小于1nm，而非現有技術中的1-100nm厚度的WS2納米片；
3、本發明合成的1T相單層WS2納米片可以用于單層硫化鎢在光析氫、電催化和儲能等領域的研究；
4、本發明工藝操作簡單，反應條件溫和，所用試劑價格低廉，綠色環保。
具體實施方式
以下通過實施例對本發明的上述內容做進一步詳細說明，但不應該將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發明上述內容實現的技術均屬于本發明的范圍。
實施例1
分別稱取0.004mol的氫氧化鋰和0.002mol的硫代鎢酸銨，在瑪瑙研缽中混合研磨1h，將研磨后的混合物置于剛玉坩堝中，放置在管式爐中，通氬氣保護，程序升溫至800℃，保溫10h，然后繼續通氬氣自然降溫至室溫，得到插鋰的1T相硫化鎢（Li2WS4）塊體；將插鋰的硫化鎢塊體置于盛有50mL去離子水的容器中，超聲分散10min，分散后的懸浮液在轉速為1000r/min的離心機上離心分離沉淀；將去除沉淀后的懸浮液在轉速為4000r/min的離心機上分別用水和乙醇離心洗滌3次去除Li2S等可溶性雜質，將洗滌后的沉淀物超聲分散在100mL去離子水中，其中1T相單層WS2的濃度約為0.6mg/mL，經原子力顯微鏡檢測其厚度為0.76nm，X-光電子能譜顯示為1T相。
實施例2
分別稱取0.004mol的醋酸鋰和0.002mol的硫代鎢酸銨，在瑪瑙研缽中混合研磨1h，將研磨后的混合物置于剛玉坩堝中，放置在管式爐中，通氬氣保護，程序升溫至1300℃，保溫1T，然后繼續通氬氣自然降溫至室溫，得到插鋰的1T相硫化鎢（Li2WS4）塊體；將插鋰的硫化鎢塊體置于盛有50mL去離子水的容器中，超聲分散10min，分散后的懸浮液在轉速為1000r/min的離心機上離心分離沉淀；將去除沉淀后的懸浮液在轉速為10000r/min的用離心機上分別用水和乙醇離心洗滌3次去除Li2S等可溶性雜質，將洗滌后的沉淀物超聲分散在100mL無水乙醇中，其中1T相單層WS2的濃度約為0.8mg/mL，經原子力顯微鏡檢測其厚度為0.70nm，X-光電子能譜顯示為1T相。
實施例3
分別稱取0.004mol的硝酸鋰和0.002mol的硫代鎢酸銨，在瑪瑙研缽中混合研磨1h，將研磨后的混合物置于剛玉坩堝中，放置在管式爐中，通氬氣保護，程序升溫至1000℃，保溫5h，然后繼續通氬氣自然降溫至室溫，得到插鋰的1T相硫化鎢（Li2WS4）塊體；將插鋰的硫化鎢塊體置于盛有50mL去離子水的容器中，超聲分散5min，分散后的懸浮液在轉速為1000r/min的離心機上離心分離沉淀；將去除沉淀后的懸浮液在轉速為15000r/min的離心機上分別用水和乙醇離心洗滌3次去除Li2S等可溶性雜質，將洗滌后的沉淀物超聲分散在100mL異丙醇中，其中1T相單層WS2的濃度約為1.0mg/mL，經原子力顯微鏡檢測其厚度為0.75nm，X-光電子能譜顯示為1T相。
實施例4
分別稱取0.004mol的碳酸鋰和0.002mol的硫代鎢酸銨，在瑪瑙研缽中混合研磨1h，研磨后的將混合物置于剛玉坩堝中，放置在管式爐中，通氬氣保護，程序升溫至900℃，保溫5h，然后繼續通氬氣自然降溫至室溫，得到插鋰的1T相硫化鎢（Li2WS4）塊體；將插鋰的硫化鎢塊體置于盛有50mL去離子水的容器中，超聲分散30min，分散后的懸浮液在轉速為1000r/min的離心機上離心分離沉淀；將去除沉淀后的懸浮液在轉速為20000r/min的離心機分別用水和乙醇離心洗滌3次去除Li2S等可溶性雜質，將洗滌后的沉淀物超聲分散在100mL N-甲基吡咯烷酮中，其中1T相單層WS2的濃度約為1.2mg/mL，經原子力顯微鏡檢測其厚度為0.70nm，X-光電子能譜顯示為1T相。
以上實施例描述了本發明的基本原理、主要特征及優點，本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明原理的范圍下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進均落入本發明保護的范圍內。