[发明专利]一种直接在基底电极上生长均匀的二硒化铼纳米片的方法及修饰电极和应用

说明书

本发明涉及一种直接在基底电极上生长均匀的二硒化铼纳米片的方法及修饰电极和应用。所述方法包括如下步骤：S1：加热硒粉至硒粉气化；加热三氧化铼和基底电极，并通入还原性气体；S2：当三氧化铼加热至裂解后，将气化后的硒粉与其混合，继续升温至450~700℃，二硒化铼生长，沉积于所述基底电极上即得；所述硒粉与三氧化铼的质量比为200:1~300:1。本发明通过化学气相沉积方法将二硒化铼直接生长在基底电极上，来作为催化产氢的电极，大大提高了二硒化铼与电极之间的黏附力，同时提高了二硒化铼的催化性。另外，该方法的温度较低，工艺简单。

技术领域

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种直接在基底电极上生长均匀的二硒化铼纳米片的方法及修饰电极和应用。

背景技术

氢能是公认的清洁能源，作为低碳和零碳能源正在脱颖而出，世界各国正在研究如何能大量而廉价的生产氢。利用太阳能来分解水是一个主要研究方向，在光的作用下将水分解成氢气和氧气，关键在于找到一种合适的催化剂。由于半导体材料光催化分解水产氢具有反应条件温和、能量利用率高、不产生二次污染等特点，逐渐成为了目前人工制氢方向的研究热点。

以二硫化钼为代表的二维纳米材料得到了大量的关注，纳米级二硫化钼的催化活性位点主要为边界处不饱和成键原子，而面内原子不具有催化活性，但是在生长过程中，由于热力学的作用，二硫化钼主要表现为外延生长的二维平面，这使得能够贡献催化活性的原子数目极低，严重制约了MoS₂的催化析氢能力。所以我们要找到一个更加适合的二维纳米材料。

二硒化铼和二硫化铼一样具有扭曲的1T相结构，同时二硒化铼的层间耦合力比较弱又基于表面高的金属性质使得二硒化铼具有独特的催化特性，目前硒化铼化学气相沉积方法大部分生长在云母，300nm厚的二氧化硅的硅片，还没有直接可以生长在电极上的制备。

因此，开发直接生长于电极上的二硒化铼纳米片具有重要的研究意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中二硒化铼无法在电极上生长的缺陷和不足，提供一种直接在基底电极上生长均匀的二硒化铼纳米片的方法。本发明通过化学气相沉积方法将二硒化铼直接生长在基底电极上，来作为催化产氢的电极，大大提高了二硒化铼与电极之间的黏附力，同时提高了二硒化铼的催化性。另外，该方法的温度较低，工艺简单。

本发明的另一目的在于提供一种修饰电极。

本发明的另一目的在于提供上述修饰电极在催化产氢中的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种直接在基底电极上生长均匀的二硒化铼纳米片的方法，包括如下步骤：

S1：加热硒粉至硒粉气化；加热三氧化铼和基底电极，并通入还原性气体；

S2：当三氧化铼加热至裂解后，将气化后的硒粉与其混合，继续升温至450~700℃，二硒化铼生长，沉积于所述基底电极上即得；所述硒粉与三氧化铼的质量比为200:1~300:1。

本发明通过化学气相沉积方法将二硒化铼直接生长在基底电极上，来作为催化产氢的电极，大大提高了二硒化铼与电极之间的黏附力，同时提高了二硒化铼的催化性。另外，该方法的温度较低，工艺简单。

优选地，S1中加热硒粉至300~400℃使其气化。

常规的还原性气体包括氢气、一氧化碳等。

优选地，S1中所述还原性气体为氢气。

优选地，所述基底电极为碳布电极、B掺杂的P型硅片或二氧化钛修饰后的ITO玻璃。

优选地，S2中加热三氧化铼至400~450℃使其裂解。