[发明专利]一种金属相MoS2

说明书

本发明公开一种金属相MoS₂‑CoNi(OH)₂纳米复合材料及其制备方法和应用，该制备包括：将(NH₄)₂MoS₄加入N，N‑二甲基甲酰胺中，加入水合肼得到反应液；将碳纸浸入反应液内进行水热反应，得到生长有金属相MoS₂的碳纸作为工作电极浸入电解质溶液中，在恒电位下进行电化学沉积，在生长有金属相MoS₂的碳纸的表面沉积出CoNi(OH)₂纳米片。本发明通过溶剂热法在碳纸上生长金属相的MoS₂纳米片，然后将CoNi(OH)₂纳米片电沉积在碳纸/MoS₂上，形成二维金属相MoS₂‑CoNi(OH)₂纳米复合材料可以作为一种新型的双功能催化剂，在低电位下用于碱性电解液中电解水。

技术领域

本发明属于电催化材料技术领域，具体涉及一种金属相MoS₂-CoNi(OH)₂纳米复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

电催化分解水生成氢气作为一种新型的清洁能源先进技术具有重要意义。贵金属或贵金属基催化剂，例如Pt和Pt合金对析氢反应(HER)在酸性条件下具有很高的催化活性，然而它们在燃料电池中的实际应用受到其稀缺性和高成本的限制，而且铂类催化剂在碱性条件下的电化学析氢反应动力学不够快速，开发用于 HER的高效且耐用的非贵金属催化剂(例如含过渡金属的电催化剂)近年来引起了极大的关注。二维过渡金属硫化物纳米材料含有的过渡金属元素在自然界中来源丰富、价格低廉，其作为电解水催化剂研究受到了重视。据报道，二硫化钼 (MoS₂)是昂贵的Pt材料在酸性溶液中HER的替代物，但其在碱性电解液中电化学析氢的动力学过于缓慢，这限制了其在碱性电解水中的广泛应用。MoS₂在碱性溶液中的缓慢HER动力学可归因于其在电催化反应过程中的缓慢电子转移、初始水解离过程的高能垒以及MoS₂表面上形成的-OH的强吸附。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种金属相 MoS₂-CoNi(OH)₂纳米复合材料及其制备方法和应用。本发明制备的 MoS₂-CoNi(OH)₂纳米复合材料可以作为一种新型的双功能催化剂，在低电位下用于碱性电解液中电解水。

技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述一种金属相MoS₂-CoNi(OH)₂纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将(NH₄)₂MoS₄加入N，N-二甲基甲酰胺中，超声处理后，加入水合肼，混匀，得到反应液；

(2)将反应液转入水热釜中，将碳纸浸入反应液内，进行水热反应，得到生长有金属相MoS₂的碳纸；

(3)将生长有金属相MoS₂的碳纸作为工作电极浸入含有Co³⁺和Ni³⁺的电解质溶液中，以铂线作为对电极、饱和甘汞电极作为参比电极，在恒电位下进行电化学沉积，在生长有金属相MoS₂的碳纸的表面沉积出CoNi(OH)₂纳米片，得到双金属纳米催化材料，即为金属相MoS₂-CoNi(OH)₂纳米复合材料。

作为优选，步骤(2)所述将反应液转入内衬有特氟龙涂层的水热釜中，将碳纸浸入反应液内，在180～220℃下进行水热反应。

其中，步骤(2)所述碳纸的长度为2～3cm、宽度为0.2～0.3cm。作为优选，碳纸的长度为2.5cm、宽度为0.25cm。