一种二维材料二硫化钼/硫化镍/碳范德华异质结自支撑电极的制备方法

1.本发明属于电催化技术领域，具体涉及一种二维材料mos2/nis/c范德华异质结自支撑电极的制备方法。


背景技术：

2.电解水为生产清洁和可再生的氢燃料供应提供了一种有前景的解决方案。电催化水分解涉及两个半反应，析氢反应(hydrogen evolution,her)和析氧反应(oxygen evolution reaction,oer)，通常需要高效的电催化剂(如用于her的pt和用于oer反应的ruo2或iro2)以降低水分解活化势垒并促进反应过程。然而，这些贵金属电催化剂的高成本和稀缺性严重限制了它们的广泛应用。鉴于上述情况，需要开发非贵金属用于替代贵金属催化剂。
3.在潜在的候选材料中，过渡金属硫化物，如mos2、cos2和nis2，由于其具有良好的电催化性能而受到广泛关注。然而，这些过渡金属有限的电活性位点和较差的稳定性严重限制其催化活性。目前，mos2/nis
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/c异质结构的制备大都采用水热技术，这种技术虽然可以控制合成材料的形貌、结构，但是很难工业化生产。低共熔溶剂作为一种绿色溶剂，被称为21世纪的溶剂，具有独特的物理化学性质，已经应用于萃取、分离、材料合成、催化等领域。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种二维材料二硫化钼/硫化镍/碳范德华异质结自支撑电极的制备方法，该方法利用设计的功能化低共熔溶剂制备二维材料mos2/nis
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/c范德华异质结自支撑电极，制备工艺简单，条件温和，制备成本低，可工业化生产，且对环境无污染；得到的mos2/nis
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/c自支撑电极具有优异的电催化性能。
5.第一方面，本发明保护一种mos2/nis
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/c范德华异质结自支撑电极的制备方法，包括如下步骤：
6.1)将钼酸铵和多元醇混合制成低共熔溶剂；
7.2)将所述低共熔溶剂涂覆到泡沫镍上后转移至马弗炉中，在加热上游区放置升华硫，在惰性气氛下进行焙烧，得到所述二维材料mos2/nis
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/c范德华异质结自支撑电极。
8.上述的制备方法，步骤1)中，所述多元醇可为甘油(丙三醇)或乙二醇。
9.所述钼酸铵和所述多元醇的摩尔比可为任意能够制成低共熔溶剂的比例，具体可为1：(32～36)、1：32或1：36。
10.所述混合在30～100℃下进行，如60℃。
11.所述混合在搅拌条件下进行，至形成均一的溶液。
12.上述的制备方法，步骤2)中，每1cm-2
工作面积的所述泡沫镍上涂覆100μl所述低共熔溶剂。
13.所述低共熔溶剂与所述升华硫的比例可为100μl：0.5g。
14.所述惰性气氛为ar或者n2。
15.所述焙烧的程序如下：以1～10℃/min升温至300～700℃，保温0.5～12h，具体可如下：5℃/min升温至550℃，保温4h。
16.所述方法在所述焙烧结束后还包括如下步骤：随炉冷却，经过去离子水和乙醇清洗样品，烘干。
17.第二方面，本发明保护上述任一项所述的制备方法制备得到的mos2/nis
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/c范德华异质结自支撑电极。
18.所述mos2/nis
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/c范德华异质结自支撑电极的形貌为纳米片。
19.第三方面，本发明保护所述的mos2/nis
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/c范德华异质结自支撑电极在电催化分解水制氢中的应用。
20.本发明具有如下有益效果：
21.本发明二维材料mos2/nis
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/c范德华异质结自支撑电极利用低共熔溶剂一步制备，制备方法操作简单，制备成本低，易工业化生产，所得mos2/nis
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/c范德华异质结材料形貌规整，具有较好的晶型；mos2/nis
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/c自支撑电极具有优异的电催化性能。
附图说明
22.图1为本发明实施例1制备的dess的ftir光谱图；
23.图2为本发明实施例1制备的mos2/nis
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/c范德华异质结材料的sem照片；
24.图3为本发明实施例1制备的mos2/nis
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/c范德华异质结材料的xrd图谱；
25.图4为本发明实施例1制备的mos2/nis
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/c范德华异质结材料的xps图谱；
26.图5为本发明实施例1～3制备的mos2/nis
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/c范德华异质结材料的电催化析氢性能曲线；case1-实施例1；case2-实施例2；case3-实施例3。
具体实施方式
27.下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南，并不以任何方式构成对本发明的限制。
28.下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
29.实施例1、制备mos2/nis
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/c范德华异质结自支撑电极
30.准确称取摩尔比为1:32的钼酸铵和丙三醇，在60℃的油浴锅中持续搅拌形成dess，取100μl dess涂覆到工作面积为1*1cm-2
的泡沫镍上，将其置于石英舟的，转移至马弗炉，加热上游区放置0.5g升华硫，在n2气氛下，5℃/min升温至550℃，保温4h，随炉冷却，用乙醇和去离子水洗涤三次，烘干，得到自支撑电极。
31.实施例2、制备mos2/nis
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/c范德华异质结自支撑电极
32.准确称取摩尔比为1:36的钼酸铵和丙三醇，在60℃的油浴锅中持续搅拌形成dess，取100μl的dess涂覆到工作面积为1*1cm-2
的泡沫镍上，将其置于石英舟的，转移至马弗炉，加热上游区放置0.5g升华硫，在n2气氛下，5℃/min升温至550℃，保温4h，随炉冷却，用乙醇和去离子水洗涤三次，烘干，得到自支撑电极。
33.实施例3、制备mos2/nis
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/c范德华异质结自支撑电极
34.准确称取摩尔比为1:36的钼酸铵和乙二醇，在60℃的油浴锅中持续搅拌形成dess，取100μl的dess涂覆到工作面积为1*1cm-2
的泡沫镍上，将其置于石英舟的，转移至马弗炉，加热上游区放置0.5g升华硫，在n2气氛下，5℃/min升温至550℃，保温4h，随炉冷却，用乙醇和去离子水洗涤三次，烘干，得到自支撑电极。
35.实施例4、表征
36.对实施例1合成的液体进行ft-ir，用以证明合成的液体为dess。对所合成的产品进行形貌和结构表征，其中以sem观察产品形貌，以xrd和xps来鉴别产品组成和晶型。
37.图1为本发明实施例1制备的dess的ftir光谱图，从图中可以看出，形成液体后，丙三醇在800～1000cm-1
范围内的伸缩振动峰发生宽化，精细结构消失，表明钼酸铵和丙三醇之间存在相互作用，证明形成的均一液体为dess；
38.图2为本发明实施例1制备mos2/nis
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/c范德华异质结材料的sem照片，从照片中可以看出，所制备的材料为纳米片结构；
39.图3为本发明实施例1制备mos2/nis
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/c范德华异质结材料的xrd谱图，从谱图中可以看出，样品中含有mos2/nis
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；
40.图4为本发明实施例1制备mos2/nis
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/c范德华异质结材料的xps谱图，从图中可以看所制备的材料中含有碳，表明成功制备了mos2/nis
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/c。
41.实施例5、性能测试
42.电催化水分解析氢反应是在电化学工作站普林斯顿p3000上进行的。采用三电解体系：其中制备的材料作为工作电极，pt片作为对电极，ag/agcl作为参比电极，在1.0m koh电解中进行测试。选用极化曲线作为测试技术，测试区间为0-1.5v，扫速为5mv/s。
43.图5为本发明实施例1～3制备的mos2/nis
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/c范德华异质结材料的her性能曲线，从her曲线中可以看出，合成的mos2/nis
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/c范德华异质结材料均具有良好的her曲线，可用于电催化分解水制氢。
44.以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的宗旨和范围，以及无需进行不必要的实验情况下，可在等同参数、浓度和条件下，在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例，应该理解为，可以对本发明作进一步的改进。总之，按本发明的原理，本技术欲包括任何变更、用途或对本发明的改进，包括脱离了本技术中已公开范围，而用本领域已知的常规技术进行的改变。按附带的权利要求的范围，可以进行一些基本特征的应用。