一种金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及电催化析氢技术领域，尤其涉及一种金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

氢能是一种高效、清洁和可再生能源，目前，氢燃料的主要制备方法有煤气化制氢、生物制氢、电解水制氢和烃类制氢等，其中电解水制氢是一种无碳排放方法，制氢能耗低，得氢气纯度高、杂质少，是一种理想的制氢方法。Pt基贵金属催化剂在电催化析氢领域中表现出优秀的性能，但贵金属储量少、价格高等原因限制了其广泛应用。为此急需一种储量大、价格低廉、催化活性高的催化剂来替代贵金属基催化剂。

二硫化钼(MoS

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料及其制备方法和应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料，由包含下列质量份数的原料制备得到：

二水合钼酸钠0.02～0.10份、硫代乙酰铵0.08～0.2份和泡沫镍0.15～0.25份。

本发明还提供了所述的金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料的制备方法，包含下列步骤：

将二水合钼酸钠、硫代乙酰铵、水和盐酸混合后加入泡沫镍反应即得金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料。

作为优选，所述二水合钼酸钠、水和盐酸的质量体积比为0.02～0.10g：20～30mL：20～30μL。

作为优选，所述盐酸的质量浓度为36～38％。

作为优选，所述反应的温度为180～220℃。

作为优选，所述反应的时间为5～14h。

本发明还提供了所述的金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料在电催化析氢中的应用。

本发明提供的金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料，由包含下列质量份数的原料制备得到：二水合钼酸钠0.02～0.10份、硫代乙酰铵0.08～0.2份和泡沫镍0.15～0.25份，本发明以泡沫镍同时作为镍源和集流体，形成的自支撑电极避免了粘结剂的使用。

本发明还提供了所述的金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料的制备方法，包含下列步骤：将二水合钼酸钠、硫代乙酰铵、水和盐酸混合后加入泡沫镍反应即得金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料。本发明采用水热法，工艺简单，环保无污染，加入浓盐酸可以定向生成金属相二硫化钼。

附图说明

图1为实施例3制备的金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料的XRD分析图；

图2为实施例3制备的金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料的Ramon测试图；

图3为实施例3制备的金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料的SEM图；

1为5μm倍率下材料的表观图，2为500nm倍率下材料的表观图；

图4为实施例1～5制备的金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料的电催化析氢性能测试图；

a为LSV曲线，b为Tafel斜率。

具体实施方式

本发明提供了一种金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料，由包含下列质量份数的原料制备得到：

二水合钼酸钠0.02～0.10份、硫代乙酰铵0.08～0.2份和泡沫镍0.15～0.25份。

在本发明中，所述二水合钼酸钠的质量份数优选为0.03～0.09份，进一步优选为0.04～0.08份，更优选为0.05～0.07份。

在本发明中，所述硫代乙酰铵的质量份数优选为0.1～0.18份，进一步优选为0.12～0.16份，更优选为0.13～0.15份。

在本发明中，所述泡沫镍的质量份数优选为0.17～0.23份，进一步优选为0.18～0.22份，更优选为0.19～0.21份。

本发明还提供了所述的金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料的制备方法，包含下列步骤：

将二水合钼酸钠、硫代乙酰铵、水和盐酸混合后加入泡沫镍反应即得金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料。

在本发明中，所述二水合钼酸钠、水和盐酸的质量体积比优选为0.02～0.10g：20～30mL：20～30μL，进一步优选为0.04～0.08g：22～28mL：22～28μL，更优选为0.05～0.07g：24～26mL：24～26μL。

在本发明中，所述盐酸的质量浓度优选为36～38％，进一步优选为36.5～37.5％，更优选为36.8～37.2％。

在本发明中，先将二水合钼酸钠、硫代乙酰铵溶于水后再加入盐酸混合。

在本发明中，所述混合的时间优选为20～40min，进一步优选为25～35min，更优选为28～32min。

在本发明中，泡沫镍需要先进行预处理后再进行反应，所述预处理为顺次在盐酸、丙酮、乙醇和水中的浸泡过程。

在本发明中，所述浸泡过程均在超声条件下进行，在盐酸、丙酮、乙醇和水中浸泡的时间独立的优选为20～40min，进一步优选为25～35min，更优选为28～32min；所述盐酸的浓度优选为1～3M，进一步优选为1.5～2.5M，更优选为1.8～2.2M。

在本发明中，所述反应的温度优选为180～220℃，进一步优选为190～210℃，更优选为195～205℃。

在本发明中，所述反应的时间优选为5～14h，进一步优选为8～11h，更优选为9～10h。

在本发明中，反应完后将所得溶液顺次用乙醇和水洗涤后干燥即得所述金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料。

在本发明中，所述干燥的温度优选为50～70℃，进一步优选为55～65℃，更优选为58～62℃，所述干燥的时间优选为10～14h，进一步优选为11～13h，更优选为11.5～12.5h。

本发明还提供了所述的金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料在电催化析氢中的应用。

在本发明中，若无特殊说明，所需制备原料均为本领域技术人员熟知的市售商品。

下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

将0.058g二水合钼酸钠和0.144g硫代乙酰铵溶于去离子水中，加入25μL浓盐酸(质量浓度为36％)，磁力搅拌30min得到混合溶液。

将泡沫镍顺次在2M盐酸、丙酮、乙醇和去离子水中分别超声20min，完成预处理过程。

将预处理后的泡沫镍加入到混合溶液中，在200℃下反应5h后顺次用乙醇和水洗涤，随后在60℃下干燥12h得到金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料。

实施例2。

与实施例1制备过程基本相同，唯一不同在于反应时间为8h。

实施例3

与实施例1制备过程基本相同，唯一不同在于反应时间为10h。

将实施例3制备得到的金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料进行XRD测试，如图1所示，由图1可以看出，本发明成功在泡沫镍上制备出二硫化三镍。

将实施例3制备得到的金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料进行Ramon测试，如图2所示，由图2可以看出，在145cm

将实施例3制备得到的金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料进行SEM测试，如图3所示，由图3可以看出，本发明得到的复合材料中，三维网络结构的金属相二硫化钼包裹着颗粒状的二硫化三镍。

实施例4

与实施例1制备过程基本相同，唯一不同在于反应时间为12h。

实施例5

与实施例1制备过程基本相同，唯一不同在于反应时间为14h。

将实施例1～5制备得到的金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料在1.0M KOH的条件下，以5mV s

由以上实施例可知，本发明提供了一种金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料，由包含下列质量份数的原料制备得到：二水合钼酸钠0.02～0.10份、硫代乙酰铵0.08～0.2份和泡沫镍0.15～0.25份。成功的在泡沫镍上制备出二硫化三镍和金属相二硫化钼，且金属相二硫化钼包裹着颗粒状的二硫化三镍形成三维网络结构。同时本发明得到的金属相二硫化钼/二硫化三镍/镍复合材料在达到10mA cm

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。