[發明專利]一種硫空位Cu-MoS2

有效

• 申請號: 202011301601.8
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112473698B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 葉偉;陶婷
• 申請（專利權）人: 杭州師范大學
• 主分類號: B01J27/051
• 分類號: B01J27/051;B01J35/00;B01J35/02;B01J37/08;B01J37/10;B01J37/34;C25B1/27;C25B11/091
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發明涉及催化材料領域，針對現有電催化固氮催化劑催化活性不高的問題，公開了一種硫空位Cu?MoS₂催化劑的制備方法，包括：制備MoO₃納米帶；將MoO₃納米帶溶于第一溶劑中攪拌至溶解，加入硫脲、二價銅的化合物攪拌至溶解，反應釜中反應后，離心洗滌得到Cu摻雜的MoS₂催化劑；將Cu摻雜的MoS₂催化劑在保護氣體下進行煅燒；對煅燒后的Cu摻雜的MoS₂進行離子體處理。本發明制備的MoS₂催化劑，Cu的摻雜形成了異核雙原子中心，同時引入了硫空位，實現了缺陷催化劑與異核雙原子的結構設計，本發明制備Cu?MoS₂催化劑表現出優異的電催化氮還原活性，合成方法反應條件溫和、產率高，適合于催化劑的規模化生產。

技術領域

本發明涉及催化材料領域，尤其是涉及一種硫空位Cu-MoS₂催化劑的制備方法。

背景技術

NH₃是生產化肥、染料、炸藥和樹脂等的重要化學物質，它最重要的應用是生產化肥，年產量高達兩億噸。因此人工固氮顯得尤為重要。雖然N₂是大氣中含量最豐富的分子，但其熱力學穩定性和非極性使其具有化學惰性，將N₂還原為NH₃是一個極具困難的挑戰。工業上固氮的方法采用的是哈伯-博施法，即氮氣和氫氣在400攝氏度和200個大氣壓下，反應生成氨氣的過程。該工藝反應需要高溫高壓的條件，反應條件比較苛刻，耗能大。而且它的反應物氫氣來源于水煤氣重整，獲取過程會加重CO₂的排放，不僅消耗大量的能源，而且會加重溫室效應。因此，開發更環保的人工固氮的方法，受到越來越多的人的關注。

目前，人工固氮的方法主要有熱催化、電催化和光催化等。而電催化固氮由于電極表面可以提供很多具有高活性的電子，可以大大提高氮還原的活性，而且它的氫氣來自于電解液中的質子，獲取途徑更安全環保，因此受到科學家及研究學者們的廣泛關注。因此探究提高固氮反應的催化活性的催化劑具有重要的意義。

專利號CN201910006850.5，專利名稱“一種富含表面硫空位缺陷態結構硫銦鋅光催化劑及其制備方法”，本發明屬于半導體光催化技術領域，具體涉及一種富含表面硫空位缺陷態結構硫銦鋅(ZnIn₂S₄)光催化劑及其制備方法。本發明提供了一種富含表面硫空位缺陷態結構硫銦鋅光催化劑及其制備方法，其特征在于：經過高溫高壓氫化處理后，硫銦鋅光催化劑表面存在大量的硫空位缺陷態結構。相對于未改性硫銦鋅光催化劑而言，富含表面硫空位缺陷態結構硫銦鋅光催化劑由于在光催化劑表面存在大量的硫空位缺陷態結構，這些表面硫空位缺陷能夠形成光生載流子捕獲“陷阱”，有效地促進光生電荷的分離并降低光生電子？空穴對的復合，從而大大地提高了光催化產氫性能。

其不足之處在于，其對催化劑催化活性的提高僅停留在硫空位缺陷的引入，對催化活性的提升能力有限。

發明內容

本發明是為了克服現有電催化固氮催化劑催化活性不高的問題，提供一種硫空位Cu-MoS₂催化劑的制備方法，本發明實現了一種硫化物硫空位催化劑的制備，所制備的MoS₂催化劑，呈現一種納米花的結構，Cu的摻雜形成了異核雙原子中心，同時引入了硫空位，完美實現了缺陷催化劑與異核雙原子的結構設計，本發明制備Cu-MoS₂催化劑表現出優異的電催化氮還原活性，合成方法反應條件溫和、產率高，適合于催化劑的規模化生產。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種硫空位Cu-MoS₂催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將鉬酸鈉溶于第一溶劑中，加入第二溶劑并攪拌，反應釜反應后，離心洗滌得到MoO3 納米帶；