[發(fā)明專利]一種電催化劑D-Mo2TiC2/Ni納米片及其制備方法和應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2021-07-23
• 公開（公告）號: CN113881959A
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱艷芳
• 申請（專利權(quán)）人: 西京學(xué)院
• 主分類號: C25B11/052
• 分類號: C25B11/052;C25B11/091;C25B1/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 龔燮英

本發(fā)明公開了一種電催化劑D?Mo₂TiC₂/Ni納米片及其制備方法和應(yīng)用，制備方法包含：(1)將Mo₂TiAlC₂采用化學(xué)蝕刻得到Mo₂TiC₂納米片；(2)將Mo₂TiC₂納米片包覆的碳紙作為工作電極，石墨棒用作對電極，飽和甘汞電極用作參比電極，重復(fù)陰極極化循環(huán)以獲得D?Mo₂TiC₂；(3)將D?Mo₂TiC₂分散在去離子水中形成懸浮液；(4)將Ni²⁺水溶液加入到懸浮液中，固液分離，固體為Ni²⁺/D?Mo₂TiC₂；(5)將Ni²⁺/D?Mo₂TiC₂與尿素混合，在惰性氣體環(huán)境中800℃退火，得到電催化劑。本發(fā)明的電催化劑能夠用于催化析氫反應(yīng)，具有較強的催化活性和穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電催化劑，具體涉及一種電催化劑D-Mo₂TiC₂/Ni納米片及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

化石燃料的廣泛使用已有二百多年的歷史，這導(dǎo)致了近幾十年來嚴重的能源危機和全球變暖，尋找可持續(xù)的、清潔的替代燃料以供人類生存，已日益緊迫。氫的能量密度高達140MJ/kg，燃燒后只產(chǎn)生水，被認為是最有前途的清潔能源。目前生產(chǎn)氫的典型方法是將天然氣或煤轉(zhuǎn)化為蒸汽，但仍嚴重依賴化石燃料?？沙掷m(xù)產(chǎn)氫的方法仍在開發(fā)中，如裂解水的析氫反應(yīng)(HER)。電催化水裂解的電化學(xué)析氫技術(shù)已引起人們的廣泛關(guān)注。Pt基電催化劑能有效降低HER過電位。然而，鉑的高價格和稀缺性極大地限制了其在實際應(yīng)用中的實施。因此，尋找高效經(jīng)濟的析氫電催化劑成為許多開創(chuàng)性工作的重點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種電催化劑D-Mo₂TiC₂/Ni納米片及其制備方法和應(yīng)用，該電催化劑能夠用于催化析氫反應(yīng)，具有較強的催化活性和穩(wěn)定性，具有較低的HER過電位、優(yōu)異的HER動力學(xué)、較大的有效表面積和較低的電荷轉(zhuǎn)移電阻。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種電催化劑D-Mo₂TiC₂/Ni納米片的制備方法，該制備方法包含如下步驟：

(1)將Mo₂TiAlC₂采用含有LiF的HCl溶液在高壓釜中60～80℃下化學(xué)蝕刻，得到Mo₂TiC₂納米片；溫度對蝕刻液特性的影響比較大，對加速溶液的流動性和減小蝕刻液的粘度，及提高蝕刻速率起著很重要的作用，但溫度過高，易引起化學(xué)成份的揮發(fā)，造成化學(xué)比例失調(diào)，會造成高聚物抗蝕層的被破壞及影響設(shè)備的使用壽命，因此將溫度控制在60～80℃；

(2)將所述Mo₂TiC₂納米片包覆的碳紙作為工作電極，石墨棒用作對電極，飽和甘汞電極用作參比電極，通過三電極系統(tǒng)在H₂SO₄溶液中重復(fù)陰極極化循環(huán)，在0～0.53V之間掃描速率保持在20mV/s，施加200個循環(huán)，以獲得缺陷Mo₂TiC₂納米片，記為D-Mo₂TiC₂；

(3)將所述D-Mo₂TiC₂分散在去離子水中形成D-Mo₂TiC₂懸浮液；

(4)在攪拌下將Ni²⁺水溶液加入到所述D-Mo₂TiC₂懸浮液中，待反應(yīng)結(jié)束后通過固液分離，得到的固體為Ni²⁺/D-Mo₂TiC₂；