[发明专利]硒化钼-乙炔黑复合材料的制备方法及其在析氢反应中作为催化剂的应用

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种新型纳米材料的制备方法及其在析氢反应中的用途，属于 新能源技术领域，具体涉及一种硒化钼-乙炔黑复合材料的制备方法及其在析氢 反应中作为催化剂的应用。

二、背景技术：

目前，日益加快的经济增长速度促使能源需求的持续增加，并导致全球环 境污染严重，寻求一种可持续的能源、开发经济且环境友好的能源技术是解决 问题的有效途径。氢气是洁净环保、低排放的可再生能源，被认为是未来能源 的载体。近年来，电化学分解水制氢作为环保的制氢方法备受关注。贵金属铂 是析氢反应常用的催化剂，但其毒性和非经济性限制了它的广泛应用。因此， 探寻成本低、环境友好的新型纳米复合材料有效地催化析氢反应至关重要。

纳米复合材料具有大的比表面积、好的导电性能等优良性能，基于这一思 路，通过合理的控制材料的结构形貌，使复合材料的性能充分的发挥，并应用 于电催化、析氢反应、超级电容器等领域意义重大。因此，纳米复合材料的成 功制备越来越受到科学界的重视。

过渡金属硒化物，特别是层状过渡金属硒化物具有与石墨烯相似的层状结 构，层状硒化钼中，Mo原子层和Se原子层构成了“三明治夹心”结构，层内原 子之间以共价键结合，而层间则以微弱的范德华力连接，使得层与层之间易剥 离，易掺杂。此外，硒化钼还具有诸多优异的物理性质：(1)当硒化钼由块状 材料变为单分子层或者少数分子层时，导电性能明显的提高；(2)硒化钼具有 优异的催化活性和稳定性，可用作电化学析氢反应制氢。但硒化钼的导电性能 相对于诸如碳材料来讲还不算太好，在应用时与其它具有较好导电性能的物质 复合可显著提高其电化学性能。

乙炔黑是以一种纯度高、不易混杂的炭黑，经有机物在不充分燃烧的情况 下得到，是极细极轻疏松的粉末，具有易分散、比表面积大、导电性高、化学 性质稳定和吸水性吸附性能强等优点。但是，乙炔黑本身片状大小不一，孔径 分布不合理，离子在微孔中的迁移阻力较大，阻碍了其在析氢反应中的广泛应 用。

三、发明内容：

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术析氢反应过程中催化剂存 在的缺陷，本发明提供一种硒化钼-乙炔黑复合材料的制备方法及其在析氢反应 中作为催化剂的应用。将本发明制备的产品硒化钼-乙炔黑复合材料作为析氢反 应的催化剂，析氢过电位低，塔菲尔斜率小。

为了解决上述问题，本发明采取的技术方案是：

本发明提供一种硒化钼-乙炔黑复合材料的制备方法，所述制备方法包括以 下步骤：

a、首先称取0.12～0.18g硒粉和0.20～0.30g钼酸钠Na₂MoO₄·2H₂O，将称 取的硒粉和钼酸钠溶于25～40mL二次蒸馏水中进行不断搅拌，当两种物质完全 溶解后形成均一的溶液，记为溶液①；

b、在室温下，将4～6mL水合肼滴加至步骤a所得溶液①中进行搅拌，搅 拌均匀后所得溶液记为溶液②；

c、乙炔黑的酸化：将0.05～0.15g乙炔黑加入浓硫酸和浓硝酸的混合酸中， 加热至80～90℃条件下回流反应2～4h，反应后将混合溶液用二次蒸馏水稀释， 离心洗涤至中性，得到预处理乙炔黑粉末，干燥备用；

d、称取步骤c中所得预处理乙炔黑粉末0.04～0.06g超声分散在25～40mL 二次蒸馏水中，得到均一的溶液，记为溶液③；

e、将步骤d所得溶液③缓慢滴加到步骤b得到的溶液②中进行混合，混匀 后得到混合液④；

f、采用浓氢氧化钾溶液调节步骤e所得混合液④的pH值，调混合液④的 pH值至12.0～12.5，所得溶液记为溶液⑤；

g、将泡沫镍片清洗干净、干燥，备用；

h、将步骤g处理后的泡沫镍片浸入步骤f得到的溶液⑤中，然后转移至 100mL水热反应釜中进行反应，加热至160～200℃条件下反应24～36h；反应 结束后，所得反应体系自然冷却至室温，所得反应物依次进行离心、洗涤、干 燥、剥离，得到硒化钼-乙炔黑复合材料。

根据上述的硒化钼-乙炔黑复合材料的制备方法，步骤c、g和h中所述干燥 均为真空干燥，所述真空度为0.02～0.06MPa，干燥温度为60～80℃，干燥时间 为12～24h。

根据上述的硒化钼-乙炔黑复合材料的制备方法，步骤c和h中所述洗涤均 是采用二次蒸馏水洗涤3～6次。