[發明專利]一種鉬基復合材料電極板的制備方法

有效

• 申請號: 202011607892.3
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112831800B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 魏世忠;楊璐;潘昆明;夏梁彬;吳宏輝;趙陽;徐流杰;張玢;單康寧;周玉成;司岸恒;王曉東
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: C25B11/031
• 分類號: C25B11/031;C25B11/046;C25B1/04;C25B1/55;B22F3/11;B22F3/24;B22F5/10;B22F1/16
• 代理公司: 洛陽華和知識產權代理事務所(普通合伙) 41203
• 代理人: 李世鵬

本發明涉及一種鉬基復合材料電極板的制備方法，在充滿氬氣的手套箱內，將鉬粉和鎳粉倒入過量的四氯化鈦中，充分攪拌后過濾，將沾有四氯化鈦的混合粉體置于管式爐的石英管中通入氧氣進行熱處理，熱處理后的混合粉體置于石墨模具進行放電等離子燒結，燒結后的樣品再次浸泡于四氯化鈦，過濾后取出樣品再次放入管式爐的石英管，依次通入氧氣和硫化氫進行熱處理，完成后即得所述鉬基復合材料電極板。本發明成本低，操作方便，過程可控。所得電極板具有較高的催化活性和良好的導電性，同時有著一定的力學性能和可加工性，既可作為催化劑，也可作為集流體，還可直接作為電極應用于催化水分解，具有廣闊的規?；I生產前景。

技術領域

本發明涉及催化材料的制備技術領域，具體的說是一種鉬基復合材料電極板的制備方法，屬于粉末冶金法制備催化材料的一種技術應用。

背景技術

隨著石油資源的逐漸匱乏和環境污染的日益嚴重，氫能被認為是最具有前景的可替代清潔能源。氫能的開發和利用首先需要解決的是氫氣廉價、大規模生產問題。近年來有大量的研究表明采用電催化水分解制氫是一種高效且可持續的方法。理論上，電壓超過1.23V即可進行水的電解，但是實際電解時，由于氫和氧生成反應中過電位、電解液電阻及電子回路內阻的存在，使得水分解需要更高的電壓。電解水由兩個半反應組成，分別是陰極析氫Hydrogen evolution reaction(HER)和陽極析氧Oxygen evolution reaction(OER)。其中HER是兩電子轉移反應，OER是一個四電子-質子耦合反應，需要更高的能量(更高的過電位)，因此析氧過電位遠高于水的理論分解電壓(1.23V)。因此，高效催化劑的設計和合成是提高水電解制氫能效的關鍵。

盡管鉑等貴金屬催化劑展示出了優異的活性，但其高昂的成本嚴重制約了水分解制氫的工業化進程。在諸多非貴金屬催化劑中，鉬的化合物如MoS₂，MoSe₂等展示出了出色的催化性能以及令人興奮的應用潛力。TiO₂是催化領域內常見的光催化劑，在紫外光下顯示出優異的電子轉移活性。若將TiO₂和MoS₂耦合起來，可以有效發揮協同作用，使水在光電雙驅動下高效分解析氫。目前，已報到的TiO₂/MoS₂復合材料均為粉體形態，并且多應用于光催化降解有機污染物等方面，其原理是利用MoS₂降低TiO₂的能帶以最大限度地發揮TiO₂的作用。例如專利CN105944738A的專利文件公開了一種基于表面改性的TiO₂/MoS₂復合材料的制備方法，通過表面改性處理對其界面電子性能產生影響，從而影響TiO₂/MoS₂異質結的能帶材料，有利于提高復合材料的光催化性能。再如專利CN106902846B的專利文件公開了一種中空TiO₂/MoS₂復合材料及其制備方法與流程，有效提高對可見光的利用率，進而提高光催化效率?？傊?，現有技術是以TiO₂作為催化相主體。

發明內容

本發明的目的在于提供一種鉬基復合材料電極板的制備方法，以MoS₂為催化相主體，TiO₂輔助以增加光能利用，拓寬了MoS₂的催化應用范圍。同時，本發明獨創地將復合材料制成自支撐電極板，具有一定的力學性能，方便加工成各種形狀的零件，以適配催化析氫裝置的設計需求。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種鉬基復合材料電極板的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、根據最終產品的需求的大小，稱取鉬粉和鎳粉，并選擇合適的石墨模具，備用；

步驟二、在充滿氬氣的手套箱內，取過量的四氯化鈦液體于燒杯，并將步驟一中的混合粉末緩慢倒入到該燒杯中，充分攪拌；