[发明专利]一种磷化钴-二硫化钼纳米片@碳纳米管的制备方法

说明书

本发明涉及储能材料领域，公开了一种磷化钴‑二硫化钼纳米片@碳纳米管的制备方法，本发明以钼酸钠，聚醚酰亚胺，硫脲，碳纳米管为原料，以水为溶剂，经过高温处理，冷却后真空抽滤，干燥沉淀物，得到二元复合物二硫化钼纳米片@碳纳米管。再以其为原料溶于乙醇和水，与醋酸钴和氨水反应形成硫酸钴‑二硫化钼@碳纳米管。再将所得产物与次磷酸钠混合研磨，煅烧，洗涤干燥后即可得到三元复合物。这种以廉价环保的方法合成具有高催化活性的三元复合物，效率高，产率也高。并且得到的产物比表面积大，析氢活性位点多，具有更高的电催化析氢活性。由于独特的微观结构和更暴露的活性位点之间的协同作用，复合材料显著提高了催化性能。

技术领域

本发明涉及储能材料领域，尤其涉及一种磷化钴-二硫化钼纳米片@碳纳米管的制备方法。

背景技术

对于日益严重的能源危机，人们都在寻找一种可代替煤炭，石油的清洁环保能源。氢气以它的干净，高效深受人们喜爱。目前，水电解制氢是最环保的制氢方式。但是电催化制氢存在析氢过电位偏高问题，导致能耗偏高。传统贵金属催化剂因其高成本，低储量限制了其大规模应用。因此寻找一种低成本，性能好的催化剂应用在能源上亟不可待。

二硫化钼是一种过渡金属硫化物半导体，因其具有较大的比表面积，表面活性较高，成本低廉，优良的化学稳定性和热稳定性等特点备受人们关注。被人们视为非常有前景的电催化析氢催化剂，极有可能代替贵金属Pt作为电催化剂。

近年来，对过渡金属合金、氮化物、碳化物以及磷化物等催化活性研究层出不穷，在多金属磷化物中，由于磷化钴的质子/电子传输速率和氢气释放速率非常快，具备优良的催化活性，可以作为催化剂使用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种磷化钴-二硫化钼纳米片@碳纳米管的制备方法，本发明以相对廉价的磷化钴，二硫化钼纳米片和碳纳米管形成的三元复合物，得到的产物比表面积大，大大的提高了析氢活性位点，具有更高的电催化析氢活性。由于独特的微观结构和更暴露的活性位点之间的协同作用，复合材料显著提高了催化性能。这种新型的三元复合物有极大的潜力取代昂贵的商用Pt/C催化剂，其应用非常广泛。

本发明的具体技术方案为：一种磷化钴-二硫化钼纳米片@碳纳米管的制备方法，以g和mL计，包括以下步骤：

1）取1~2g钼酸钠，0.5~1.0g聚醚酰亚胺，1~2g硫脲以及0.5~1.0g碳纳米管溶解于50-80mL去离子水中，超声，搅拌，转移至聚四氟乙烯内衬高压反应釜中，在200~240℃下反应22~26小时，冷却至室温，真空抽滤，洗涤干燥，即得到二硫化钼纳米片@碳纳米管。

超声和搅拌是为了使聚醚酰亚胺均匀分布，使后期二硫化钼纳米片均匀地包裹在碳纳米管表面。并且在高温高压下更容易形成理想产物。

2）取0.1~0.5g二硫化钼纳米片@碳纳米管加入50~80mL乙醇和2~3mL去离子水，超声分散，加入2~5mL 0.6M的醋酸钴和20~30mL氨水，在室温下搅拌均匀，将悬浮液在60~80℃下搅拌20~25小时，转移至聚四氟乙烯内衬高压反应釜中，在130~150℃的温度下反应2~5小时，冷却后，用酒精和去离子水洗涤。即得到硫酸钴-二硫化钼@碳纳米管。

通过超声和搅拌，除去二硫化钼纳米片@碳纳米管表面的杂质，并将其分散均匀，一定比例的醋酸钴和氨水与前产物，在较前面低一点的温度与高压下，便于形成理想产物的理想形态。

3）取0.1~0.3g硫酸钴-二硫化钼@碳纳米管和0.5~1.0g次磷酸钠，混合研磨，在马弗炉中以每分钟2~3℃的升温速率升温至300~350℃，并保持300~350℃的温度煅烧2~3小时，将获得的产物用去离子水洗涤，干燥，即得磷化钴-二硫化钼纳米片@碳纳米管。

研磨后颗粒变小，增大反应物接触面积，提高生成复合物的效率。