[發明專利]一種具納米孔結構二硫化鉬的制備方法

有效

• 申請號: 202110546768.9
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113184909B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 崔燦;謝雅典;胡海良;張建輝;牛姣姣
• 申請（專利權）人: 貴州民族大學
• 主分類號: C01G39/06
• 分類號: C01G39/06;C25B11/075;C25B1/04
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發明公開了一種具納米孔結構二硫化鉬的制備方法，通過將二硫化鉬與納米二氧化硅混合粉體研磨后，壓制成圓柱體用惰性金屬片或者聚四氟乙烯包裹，將氯化鈉研磨成粉末烘干制備內含混合粉體圓柱體的氯化鈉圓柱體，氯化鈉圓柱體切片置于氫氟酸溶液中腐蝕，清洗干燥即得納米孔結構二硫化鉬催化劑。本發明方法制備得到的二硫化鉬具有活性位點密度高，導電性強，具有良好的催化性能和穩定性。

技術領域

本發明屬于化合物制備技術領域，具體涉及一種具納米孔結構二硫化鉬的制備方法。

背景技術

電催化水分解制氫是可以形成閉環的生產過程，起始原料與副產物均為水、過程清潔無污染，是極具希望的產氫策略。目前制約其發展的瓶頸之一是價格昂貴的Pt基貴金屬催化劑。為推動電催化分解水制氫的普及，亟待開發低成本非貴金屬催化劑。在眾多備選非貴金屬催化材料中，納米層狀結構二硫化鉬因催化效果可期、價格低而獲得了廣泛關注。然而，通常條件下易于獲得的層狀結構2H相MoS₂大面積的基面部分顯示惰性，僅在片層邊緣處存在少量活性位點，且導電性較差，因而尚不能替代Pt基催化劑，為了獲得較高的催化效率，當前的研究中往往通過制備不同形貌的納米二硫化鉬顆粒，以期獲得較高的晶格缺陷密度。然而，由于納米顆粒具有較高的表面能，顆粒間易團聚，使催化活性位點暴露不足，且顆粒間導電性較差，影響了其催化性能。另一方面，1T相MoS₂雖然活性高、導電性好，但卻存在制備困難及穩定性差的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種具納米孔結構的二硫化鉬制備方法，以解決當前以二硫化鉬作為催化劑在電解制氫過程中，因催化劑活性位點少、導電性差，催化效率偏低，且穩定性較差的問題。

為了解決上述技術缺陷，本發明具體通過以下技術方案實現：

一種具納米孔結構二硫化鉬的制備方法，包括以下步驟：

1)將二硫化鉬與納米二氧化硅混合粉體研磨后，壓制成圓柱體用惰性金屬片或者聚四氟乙烯包裹；

2)將氯化鈉研磨成粉末烘干，制備內含步驟1)圓柱體的氯化鈉圓柱體；

3)將步驟2)獲得的圓柱體燒結后，切片置于氫氟酸溶液中腐蝕，清洗干燥即得納米孔結構二硫化鉬催化劑。

進一步的，二硫化鉬與納米二氧化硅的質量比為1:1～1:5。

進一步的，步驟2)具體為：將氯化鈉粉末在粉末壓片機中壓成圓柱狀，將被包裹的二硫化鉬與納米二氧化硅混合粉末圓柱體放在氯化鈉圓柱體上表面的中間位置，加入氯化鈉粉末覆蓋，在粉末壓片機中1MPa條件下壓實，得到內含混合粉末圓柱體的氯化鈉圓柱體。

進一步的，步驟3)中將氯化鈉圓柱體置于高壓組裝塊內進行燒結。

進一步的，所述燒結條件為：壓力0.5～2.0GPa，溫度200～500℃，時間1～120min。

本申請具納米孔結構二硫化鉬結構類似海綿的立體網絡狀結構。二硫化鉬顆粒由大變小的過程中必然存在著化學鍵斷裂，因此，顆粒表面會出現大量的懸空鍵，因此具有較高的缺陷密度。而經過熱壓燒結，并使用氫氟酸溶去二氧化硅后，殘留的二硫化鉬形成類似海綿的空間網絡狀結構，具有很高的比表面積。熱壓燒結的過程使二硫化鉬顆粒間通過分子擴散和重結晶過程，使二硫化鉬顆粒相互連接為一個整體，因此相比于納米顆粒堆積，本申請的二硫化鉬具有較高的電導率。

本發明的有益效果為：

本發明以商品二硫化鉬和二氧化硅為原料，首先通過高能球磨將二硫化鉬粉體細化為納米級顆粒，產生大量由斷鍵引起的晶格缺陷，同時使納米二硫化鉬顆粒與二氧化硅顆粒均勻混合，然后在高溫高壓環境下，通過固相擴散重結晶的方法，消除晶體顆粒間的界面，使混合物形成塊材，形成類似于固溶體的結構，然后使用氫氟酸溶去二氧化硅，最終得到具有網絡狀納米孔結構的二硫化鉬片。本發明中所制備的二硫化鉬具有活性位點密度高，導電性強，具有良好的催化性能和穩定性。