[发明专利]一种用作光电催化析氢材料的MoS2/In2S3复合催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用作光电催化析氢材料的MoS₂/In₂S₃复合催化剂及其制备方法，将钼源、铟源和硫源配置成溶液，经混合搅拌，超声分散均匀后，利用一步水热法在ITO玻璃基底上制备出所述的MoS₂/In₂S₃复合催化剂。本发明没有添加任何表面活性剂，环境友好，制备工艺简单易操作，制备的MoS₂/In₂S₃复合催化剂是一种优异的光电催化析氢材料。

技术领域

本发明属于能源材料领域，具体涉及一种用作光电催化析氢材料的MoS₂/In₂S₃复合催化剂及其制备方法。

背景技术

化石燃料燃烧释放大量有毒气体，造成了严重的环境污染和危害了人们的身体健康，因此开发利用新型的清洁能源是我们面临的迫切任务。相对于风能、核能等新型可再生清洁能源，氢气具有制备条件简单、设备价格相对低廉、绿色环保等优点，且具有燃烧热值高、产物为水，没有有害气体物质生成，不污染环境，因此绿色环保可再生能源氢气具有广泛的应用前景。传统制氢方法有石油裂解法和水煤气法等，这些方法需要消耗化石原料且制备的氢气纯度低。而光电解水制氢以水为原料，原料水来源广、价格低廉且可循环使用。单纯的电解水往往消耗巨大的电能，光电析氢材料能够吸收太阳光，将光能转化为电能，减少了对电能的消耗。析氢电极材料需要具有高的电化学稳定性和较低的过电位，过电位低意味着电解水时消耗较低的电功。因此，析氢性能可以用塔菲尔斜率来衡量，塔菲尔斜率反映了参与电子数和动力学过程。塔菲尔斜率越小，则析氢性能越好。

贵金属如Pt已经被广泛证实是优异的析氢催化剂，具有接近于零伏的低过电位（相对于可逆氢电极）和小的塔菲尔斜率，催化活性高且稳定，但价格昂贵且稀少限制了它的广泛应用，因此开发无贵金属的析氢催化剂迫在眉睫。

MoS₂是一种非常优异的析氢阴极催化剂，价格低廉，具有优越的化学稳定性和析氢活性，但是，单独的MoS₂边缘析氢活性位点比较少，光生电子和空穴容易复合，严重降低了MoS₂的光电析氢性能。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种用作光电催化析氢材料的MoS₂/In₂S₃复合催化剂及其制备方法，采用水热法制备了MoS₂/In₂S₃复合催化剂，In₂S₃的加入能够增加MoS₂的析氢活性位点，降低光生电子和空穴的复合几率，极大的提高了光电催化析氢性能。并且水热法制备工艺简单，易于操作。

本发明采用如下技术方案，一种用作光电催化析氢材料的MoS₂/In₂S₃复合催化剂的制备方法，将钼源、铟源和硫源配置成溶液，经混合搅拌，超声分散均匀后，利用一步水热法在ITO玻璃基底上制备出所述的MoS₂/In₂S₃复合催化剂。

在本发明优选的实施方式中，所述的制备方法具体包括以下步骤：

（1）将钼源和铟源溶于水得到溶液，其中钼和铟的摩尔比为1：（0.5-10）；

（2）在步骤（1）中配置的溶液中加入硫源，并超声分散均匀；

（3）将步骤（2）得到的溶液和预处理过的基底ITO置于水热釜中，水热温度控制在150-220ºC，水热时间控制在15-24h；