得到分散液B。取10 mL分散液B，置于水热藎中，然后分别加入I mL分散液A，接着再超声0.5个小时，然后将混合液加热到140 °C持续18小时。反应完成后，将水热釜冷却，取出产物，置于水中透析5天以除去溶剂以及其他水溶性杂质。最后将柱状的产物置于液氮中冷冻，再使用冷冻干燥机冻干3天得到气凝胶。
[0019]实施例3
取0.1 g 二硫化钨粉末置于30 mL甲酰胺中，超声分散18小时，形成分散液A。再取
0.5 g氧化石墨烯置于50 mL的水中，超声分散12小时得到分散液B。取10 mL分散液B，置于水热釜中，然后分别加入I mL分散液A，接着再超声0.5个小时，然后将混合液加热到140 °C持续24小时。反应完成后，将水热釜冷却，取出产物，置于水中透析5天以除去溶剂以及其他水溶性杂质。最后将柱状的产物置于液氮中冷冻，再使用冷冻干燥机冻干3天得到气凝胶。
[0020]实施例4
取I g 二硫化钨粉末置于100 mL N-甲基吡咯烷酮中，超声分散6小时，形成分散液A。再取0.8 g氧化石墨烯置于50 mL的水中，超声分散6小时得到分散液B。取10 mL分散液B，置于水热釜中，然后分别加入20 mL分散液A，接着再超声3个小时，然后将混合液加热到200 °C持续12小时。反应完成后，将水热釜冷却，取出产物，置于水中透析7天以除去溶剂以及其他水溶性杂质。最后将柱状的产物置于液氮中冷冻，再使用冷冻干燥机冻干5天得到气凝胶。
[0021]实施例5
取I g 二砸化钼粉末置于100 mL N-甲基咪唑啉酮中，超声分散24小时，形成分散液Ao再取0.8 g氧化石墨烯置于100 mL的水中，超声分散12小时得到分散液B。取10 mL分散液B，置于水热釜中，然后分别加入40 mL分散液A，接着再超声3个小时，然后将混合液加热到180 °C持续24小时。反应完成后，将水热釜冷却，取出产物，置于水中透析7天以除去溶剂以及其他水溶性杂质。最后将柱状的产物置于液氮中冷冻，再使用冷冻干燥机冻干5天得到气凝胶。
[0022]从图3中可以看到，和二硫化钼纳米片层-石墨烯复合材料相似，制备得到的二砸化钼纳米片层-石墨烯复合材料也具有非常明显地孔结构而且二砸化钼纳米片层在石墨烯气凝胶中分散也非常均匀而且没有发生明显地团聚现象。从图4中的催化性能可以看出，制备得到的二砸化钼纳米片层-石墨烯复合材料具有比二硫化钼纳米片层-石墨烯复合材料更加好的催化性能，其初始催化电压达到70 mV，已经非常接近于接近商业化的金属铂催化剂。
[0023]实施例6
取0.1 g 二砸化钼粉末置于100 mL N-甲基咪唑啉酮中，超声分散6小时，形成分散液Ao再取0.08 g氧化石墨烯置于10 mL的水中，超声分散3小时得到分散液B。取10 mL分散液B，置于水热釜中，然后分别加入I mL分散液A，接着再超声0.5个小时，然后将混合液加热到180 °C持续12小时。反应完成后，将水热釜冷却，取出产物，置于水中透析6天以除去溶剂以及其他水溶性杂质。最后将柱状的产物置于液氮中冷冻，再使用冷冻干燥机冻干4天得到气凝胶。
[0024]实施例7
取I g 二砸化钨粉末置于50 mL N-甲基吡咯烷酮中，超声分散24小时，形成分散液A。再取0.5 g氧化石墨烯置于60 mL的水中，超声分散12小时得到分散液B。取10 mL分散液B，置于水热釜中，然后分别加入40 mL分散液A，接着再超声3个小时，然后将混合液加热到200 °C持续24小时。反应完成后，将水热釜冷却，取出产物，置于水中透析7天以除去溶剂以及其他水溶性杂质。最后将柱状的产物置于液氮中冷冻，再使用冷冻干燥机冻干4天得到气凝胶。
[0025]实施例8
取0.3 g 二砸化钼粉末置于100 mL N-甲基咪唑啉酮中，超声分散6小时，形成分散液Ao再取0.3 g氧化石墨烯置于30 mL的水中，超声分散6小时得到分散液B。取10 mL分散液B，置于水热釜中，然后分别加入5 mL分散液A，接着再超声2个小时，然后将混合液加热到160 °C持续12小时。反应完成后，将水热釜冷却，取出产物，置于水中透析5天以除去溶剂以及其他水溶性杂质。最后将柱状的产物置于液氮中冷冻，再使用冷冻干燥机冻干3天得到气凝胶。
[0026]实验表明，上述实施例2-8制备得到的复合材料，与实施例1得到的复合材料具有相似的性状和功能。
【主权项】
1.一种析氢反应催化剂纳米片层-石墨烯三维复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤为: (1)将0.1-1 g析氢反应催化剂固体置于的有机溶剂中，并超声6-24小时，形成催化剂纳米片层溶液，记为分散液A ； (2)取0.08-0.8 g氧化石墨烯溶于10-100 mL的去离子水中，超声3_24小时，得到均匀分散的氧化石墨烯水溶液，记为分散液B ; (3)将分散液A和分散液B以体积比1:10-4:1混合，并再超声分散0.5-3小时，然后置于水热釜中加热反映，反应温度为140~200 °C，反应时间为12~24小时，得到的复合物；待产物冷却后，将复合物置于去离子水中透析5-7天，然后用液氮冷冻，最后置于冷冻干燥机中干燥3-5天，得到目标产物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述的析氢反应催化剂为二硫化钼、二硫化钨、二砸化钼、二砸化钨中的一种，或其中几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述的析氢反应催化剂纳米片层的大小为20~200 nm，厚度为1~10 nm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述的有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲酰胺、甲酰胺、N-甲基咪唑啉酮中的一种，或其中几种的混合物。
5.一种由权利要求1-4之一制备方法制备得到的析氢反应催化剂纳米片层-石墨烯三维复合材料。
【专利摘要】本发明属于催化材料技术领域，具体为一种析氢反应催化剂纳米片层-石墨烯三维复合材料及其制备方法。本发明通过溶剂热的方法将析氢反应催化剂纳米片层与石墨烯片组装形成三维网络结构，用于提高析氢反应催化剂纳米片层的电子传导效率，促进催化剂纳米片层与电解液及电极的接触而提高其催化效率；此外，使用混合溶剂热的方法能增大催化剂的比表面积和催化活性位点，并最终提高催化剂的催化活性。本发明操作过程方便，制备条件简单，生产成本较低，易于批量化生产；具有广阔的工业化应用前景。
【IPC分类】B82Y30-00, B01J27-057, B01J27-051, B01J27-047, B82Y40-00
【公开号】CN104801319
【申请号】CN201510123940
【发明人】徐胜杰, 雷周玥, 武培怡
【申请人】复旦大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年3月21日