[发明专利]一种MoS2

说明书

一种MoS₂纳米带嵌入的VS₂微米花自支撑电极及其制备方法和应用。将偏钒酸钠溶于去离子水中，然后再加入氨水得澄清溶液A；将硫代乙酰胺和四水合钼酸铵加入到澄清溶液A中得溶液B；将溶液B转移到高压反应釜中，并将钼箔竖直置于溶液B中，然后置于反应烘箱中水热反应；待反应结束后，将反应釜在室温下冷却，产物用去离子水和乙醇冲洗干净后真空干燥得到MoS₂纳米带嵌入的VS₂微米花自支撑电极。本发明以偏钒酸钠为钒源，硫代乙酰胺为硫源，经一步水热法在钼箔上成功原位合成VS₂/MoS₂/MF。这种独特的异质结构使得VS₂/MoS₂/MF具有丰富的暴露边缘活性位点，包括层边缘活性位点和硫边缘活性位点，以及VS₂与MoS₂之间强烈的电子相互作用，极大地提高了HER性能。

技术领域

本发明属于电解水催化领域，涉及一种电解水催化电极材料及其制备方法和应用，具体涉及一种MoS₂纳米带嵌入的VS₂微米花自支撑电极及其制备方法和应用。

背景技术

当前，不可再生的传统化石燃料日益枯竭，引发了能源危机和环境污染两大世界性问题，这极大地推动了我们寻求环保、可持续的能源来源，以满足全球能源需求。氢气被广泛认为是清洁能源的载体，是化石燃料的最佳替代品。在三种典型的制氢方法中，电解水被认为是一种可行的、有前途的制氢路线，其原料水在地球上是丰富的，产物无污染。目前，铂系贵金属被认为是电催化析氢反应(HER)的最佳催化剂，但其大规模应用受到成本高、储量少的制约。受这些挑战的驱动，人们迫切希望探索出一种基于廉价和地球上丰富的元素的低成本和高效率的非贵金属电催化剂。

近年来，以二硫化钼为代表的二维过渡金属硫化物(TMD)，由于其与石墨相似的层状且具有良好的化学和热稳定性，在电催化领域表现出了巨大的优势。实验和理论研究表明，TMD材料的活性位点有限，导电性差，限制了其潜在的催化能力。最近，在能源转换和存储研究领域如超级电容器、金属离子电池，尤其是电催化析氢领域，对金属 VS₂固有的导电行为进行了广泛的研究。第一原理计算进一步表明VS₂纳米结构的催化活性是与它的边缘结构密切相关。根据这一结论，人们提出了许多提高VS₂电催化性能的策略，主要包括构建纳米结构以及将VS₂与碳基材料复合。不幸的是，只是通过调整它们的微观结构以更多地暴露活性边缘结构，催化活性位点的增强还不能令人满意，近年来，由于暴露的高活性硫边缘位点增多，表明了少量的MoS₂纳米材料具有前所未有的电催化活性。因此，考虑将少量的MoS₂加入到VS₂中，利用它们的协同效应来提高其催化性能。除此之外，大多数的报道VS₂材料是粉末的形式，需要使用聚合物粘合剂，这不仅导致样品与电极之间产生串联电阻，也使其很容易在大电流密度下剥离，由于无法快速释放氢气气泡而导致电催化性能不稳定。另一方面，在低电流密度(200mA cm^-2) 下，制备的VS₂催化剂性能良好，但这远远低于工业应用要求的标准(200到1000mA cm^-2)。为了解决上述问题，开发一种良好的自支撑VS₂基电催化剂来提高大电流密度下的HER 效率是一个迫切的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备工艺简单、反应温和且成本低廉的MoS₂纳米带嵌入的VS₂微米花自支撑电极及其制备方法和应用，按此方法制备VS₂/MoS₂/MF，形貌和尺寸均一，且大电流下电催化析氢性能优异，极大地促进了电解水制氢的工业化生产。

为达到上述目的，本发明的制备方法如下：

1)将0.2～0.3g偏钒酸钠溶于25-35mL的去离子水中，然后再加入2.5mL氨水搅拌均匀得澄清溶液A；