[發明專利]一種碳布負載的CoS2

在審

• 申請號: 202010434557.1
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111495394A
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 徐林;周光耀;林英姿;趙明明;吳小妹;唐亞文
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: B01J27/051
• 分類號: B01J27/051;C25B1/04;C25B11/06
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 鄭立發

本發明公開了一種碳布負載的CoS₂/MoS₂異質結復合材料及其制備方法和其作為電解水催化劑的應用，本發明將金屬鈷鹽、鉬源和硫源在溶液中混合，并加入一塊碳布，隨后進行水熱反應，結束后沖洗，干燥，將所得材料置于惰性氣氛中，程序升溫至一定溫度進行退火處理，即得到所述碳布負載的CoS₂/MoS₂異質結復合材料。相對于現有技術，本發明方法操作簡單，易于規模化生產；而且碳布有利于提高材料導電性和穩定性，CoS₂/MoS₂異質結構可以優化電子結構，提高催化活性。

技術領域

本發明涉及一種碳布負載的CoS₂/MoS₂異質結復合材料及其制備方法和應用，屬于電解水催化劑技術領域。

背景技術

近年來，傳統化石燃料過度消耗以及能源需求的日益增長迫使人們探索新型能源來代替傳統化石燃料。氫能因為其能量密度高、儲量豐富以及環境友好受到人們的廣泛關注。在多種制氫方法中，電解水制氫是一種高效環保的制氫方式。目前，電解水過程包含陰極的析氫反應(hydrogen evolution reaction,HER)和陽極的析氧反應(oxygenevolution reaction,OER)兩個半反應。由于HER和OER兩個反應的活化能壘較大，在熱力學和動力學上均難以實現，電解水的實際電壓往往高于其理論值(1.23V)。因此，需要借助高效的電催化劑來降低反應的過電勢，從而減少反應能耗。作為電解水裝置的核心材料，催化劑是決定電解水所需的總電壓、電能轉換為氫能的轉化效率以及價格成本等方面的關鍵因素。目前，貴金屬Pt和貴金屬氧化物RuO₂/IrO₂分別被公認為性能卓越的HER和OER催化劑。但是貴金屬基催化劑儲量稀少、價格昂貴、功能單一和穩定性差等弊端成為限制電解水制氫技術大規模應用的瓶頸。因此，研究開發廉價高效的非貴金屬電解水催化劑成為近年來的研究熱點。

面對這種問題，過渡金屬(Fe、Co、Ni、Mo等)被廣泛研究并應用于電解水反應中。一些過渡金屬基MxNy(M＝Fe、Co、Ni、Mo、W等，N＝S、P、C、N等)催化劑具有類Pt的電子結構，能夠有效地催化析氫反應。同時，在高電位下MxNy催化劑表面原位生成的氧化物種可以充當OER的活性位點。然而，此類材料的導電性較差，電子傳輸受阻，本征活性低，電化學活性難以與貴金屬催化劑相媲美。此外，材料較為復雜的合成條件和在不利的pH值環境下的不穩定性也限制了它們的推廣應用。

發明內容

發明目的：為解決上述技術問題，本發明提供了一種碳布負載的CoS₂/MoS₂異質結復合材料及其制備方法和應用。本發明方法操作簡單，易于規模化生產；而且碳布有利于提高材料導電性和穩定性，異質結構可以優化電子結構，提高催化活性。

技術方案：為達到上述發明目的，本發明采用以下技術方案：

一種碳布負載的CoS₂/MoS₂異質結復合材料的制備方法，包括以下步驟：

將金屬鈷鹽、鉬源和硫源在溶液中混合，并加入一塊碳布，隨后進行水熱反應，結束后沖洗，干燥，將所得材料置于惰性氣氛中，程序升溫至一定溫度進行退火處理，即得到所述碳布負載的CoS₂/MoS₂異質結復合材料。

作為優選：

所述金屬鈷鹽包括氯化鈷、硝酸鈷和硫酸鈷中的至少一種。

所述鉬源選自磷鉬酸。

所述硫源選自硫脲。

所述金屬鈷鹽、鉬源和硫源的摩爾比為1：(1-3)：(10-15)。

所述水熱反應的溫度為160-180℃，反應時間20-30h。