[發(fā)明專(zhuān)利]一種硒化鉬納米片陣列/Mo箔復(fù)合材料、制備方法及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811338752.3
• 申請(qǐng)日: 2018-11-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109321942B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王偉智;曹會(huì)會(huì)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 安徽師范大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C25B11/04
• 分類(lèi)號(hào): C25B11/04;C25B1/04;C23C22/05
• 代理公司: 蕪湖安匯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34107
• 代理人: 任晨晨

本發(fā)明提供了一種硒化鉬納米片陣列/Mo箔復(fù)合材料、制備方法及其電催化方面的應(yīng)用，制備方法：將硒源加入水合肼中，溶解后，再加入去離子水和乙醇的混合溶液，得到混合液；Mo箔置于混合溶液中，加熱反應(yīng)；冷卻、清洗、干燥，得到在鉬箔表面直接生長(zhǎng)的自支撐的MoSe₂納米片陣列。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的MoSe₂納米片陣列/Mo箔復(fù)合材料的制備工藝簡(jiǎn)潔，所用原料簡(jiǎn)單、價(jià)廉易得，制備成本低，且反應(yīng)可控、產(chǎn)率高，易于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模化生產(chǎn)。所得的MoSe₂納米片陣列/Mo箔復(fù)合材料因其材料組成和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，可直接作為電極在不同pH值環(huán)境中催化電解水析氫反應(yīng)，對(duì)于實(shí)際制氫工業(yè)具有優(yōu)良的應(yīng)用性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微納米材料的制備領(lǐng)域，具體涉及一種硒化鉬納米片陣列/Mo箔復(fù)合材料、制備方法及其電催化方面的應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著人口的增加和社會(huì)的發(fā)展，全球能源需求量日益增加。目前作為能源主要來(lái)源的化石燃料因其不可再生性面臨枯竭的問(wèn)題，且化石燃料的大量使用對(duì)環(huán)境造成的污染也日益嚴(yán)重。為解決這些問(wèn)題，開(kāi)發(fā)可靠，成本低，可再生的清潔能源系統(tǒng)極有必要。氫氣是一種高質(zhì)量的能源載體，具有來(lái)源廣泛、儲(chǔ)量豐富、使用清潔等諸多優(yōu)點(diǎn)，被人們認(rèn)為是極具發(fā)展力的清潔能源之一。而高效的制氫技術(shù)是推動(dòng)氫能發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用的重要基礎(chǔ)。

制取氫氣的技術(shù)有多種，其中基于電解水的陰極析氫反應(yīng)(HER)獲取氫氣，因具有簡(jiǎn)便、快捷的優(yōu)勢(shì)，被視為最有效的制氫方法。但是，因?yàn)殛帢O過(guò)電位的存在使得電解水過(guò)程中實(shí)際操作電壓遠(yuǎn)高于水分解所需理論電壓，高能耗限制了電解水制氫技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。因此，開(kāi)發(fā)高效穩(wěn)定且價(jià)廉的催化劑用以催化電解水析氫反應(yīng)，降低陰極過(guò)電位，無(wú)論對(duì)節(jié)能增效，還是對(duì)長(zhǎng)遠(yuǎn)的解決能源短缺問(wèn)題，都具有至關(guān)重要的實(shí)際意義，是當(dāng)前發(fā)展電解水制氫工藝需要攻克的難點(diǎn)。

近幾年的研究表明，過(guò)渡金屬硫?qū)倩衔锶鏜oS₂、MoSe₂等，其與氫的結(jié)合能力與傳統(tǒng)的貴金屬析氫反應(yīng)催化劑Pt、Pd等相近，且地球儲(chǔ)量豐富，價(jià)格低廉，是催化電解水析氫反應(yīng)的理想材料。但MoS₂、MoSe₂為類(lèi)石墨烯結(jié)構(gòu)的二維片層材料，在單獨(dú)作為析氫反應(yīng)催化劑使用時(shí)，需使用粘結(jié)劑，如Nafion或PTFE等將其固定在電極表面上作為陰極去催化電解水析氫反應(yīng)。這將使催化劑表面大量的活性位點(diǎn)被不導(dǎo)電的粘結(jié)劑覆蓋，限制了電子和離子的有效轉(zhuǎn)移，大大降低催化劑活性表面積。此外，在電極表面發(fā)生析氫反應(yīng)產(chǎn)生的氣泡吸脫附，將使通過(guò)粘合劑附著在電極表面的催化劑遭受沖擊而脫落，使得電極失去催化活性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種硒化鉬納米片陣列/Mo箔復(fù)合材料的制備方法，制備過(guò)程中采用的原材料、設(shè)備及工藝，簡(jiǎn)單便捷、生產(chǎn)成本低，且所得到的復(fù)合材料在不同pH環(huán)境下均具有良好的催化電解水析氫反應(yīng)性能。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種硒化鉬納米片陣列/Mo箔復(fù)合材料。

本發(fā)明還有一個(gè)目的在于提供一種硒化鉬納米片陣列/Mo箔復(fù)合材料催化電解水的應(yīng)用。

本發(fā)明具體技術(shù)方案如下：

一種硒化鉬納米片陣列/Mo箔復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

A、將硒源加入水合肼中，攪拌至完全溶解，再加入去離子水和乙醇的混合溶液，攪拌至混合均勻，得到混合液；

B、將步驟A所得混合液移入反應(yīng)釜中，再放入Mo箔，將反應(yīng)釜密閉，加熱反應(yīng)；

C、反應(yīng)結(jié)束，待反應(yīng)釜自然冷卻至室溫，取出Mo箔，清洗、干燥，得到MoSe₂納米片陣列/Mo箔復(fù)合材料。

步驟A中所用硒源為硒粉Se、二氧化硒SeO₂或亞硒酸鈉Na₂SeO₃中的任意一種；所用水合肼為濃度≥85％的水合肼。