[发明专利]一种硒化钼催化剂及其制备方法和在电解水析氢中的应用

说明书

本发明提供了一种硒化钼催化剂及其制备方法和在电解水析氢中的应用，属于催化材料领域。本发明使制备的钼溶胶前驱体均匀分布在工业盐表面，使得成核位点固定且分布均匀，协同化学气相沉积法，使得硒化钼生长均匀，结合其本身具有的特殊二维层状结构，获得具有表面呈垂直三维立体生长、连接紧密的二维纳米薄层结构的硒化钼，能够有效提高硒化钼的比表面积，暴露更多的活性位点，从而有利于电子转移，提高了催化活性。本发明制备催化剂，具有表面呈垂直三维立体生长、连接紧密的二维纳米薄层结构，当电流密度为10mA·cm²时，过电位低至184mV，2000圈循环伏安扫描后，极化曲线稍有变化，稳定性好。

技术领域

本发明涉及催化材料领域，尤其涉及一种硒化钼催化剂及其制备方法和在电解水析氢中的应用。

背景技术

地球上有限而又不可再生的化石燃料在逐年消耗并趋于枯竭，剩余储量已不能满足人类长久的需求，不平衡的供应关系逐渐凸显出来。此外，长期使用大量碳基能源材料作为能源过程中，产生的大量有害气体和温室气体二氧化碳，带来了大气污染和全球变暖的不良后果。21世纪科研工作者面临的科学挑战之一为开发可再生、无污染、高能量密度能源用以取代或降低不可再生化石燃料。其中，氢气便是一种理想的绿色燃料，它本身没有碳元素，燃烧后的产物为水，绿色环保，并且，氢气的能量密度较高，可以用作能量载体，热值可达142.35kJ/kg，相当于石油能源的三倍。

化石燃料、生物质和水是目前正在探索研究制氢过程的三种常用来源。现有技术中分解水制氢包括电解水、光催化裂解水、光电化学裂解水、催化剂催化分解水等方法。其中，利用催化剂催化裂解水的过程是清洁、无污染、环境友好的产氢技术，激起了极大的研究热情。催化剂是决定析氢效率的核心要素，但是现有技术的存在的电解水析氢用催化剂的催化效率仍然较低，稳定性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硒化钼催化剂及其制备方法和在电解水析氢中的应用，本发明提供的制备方法制备的硒化钼催化剂催化活性高，稳定性好。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种硒化钼催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将过氧钼酸胶体与无水乙醇混合，得到钼溶胶前驱体；

(2)将工业盐浸渍于所述步骤(1)得到的钼溶胶前驱体中，干燥后得到钼溶胶前驱体/工业盐复合结构；

(3)利用化学气相沉积法在所述步骤(2)得到钼溶胶前驱体/工业盐复合结构表面进行硒化反应，得到硒化钼/工业盐复合结构；

(4)去除所述步骤(3)得到的硒化钼/工业盐复合结构中的工业盐，得到硒化钼催化剂。

优选地，所述步骤(1)中过氧钼酸胶体与无水乙醇的体积比为1:(20～40)。

优选地，所述步骤(2)中工业盐的粒径为10～50微米。

优选地，所述步骤(2)中浸渍的时间为0.5～4h。

优选地，所述步骤(3)中的硒化反应在化学气相沉积炉中进行。

优选地，所述硒化反应过程中：硒粉置于所述化学气相沉积炉的低温区，钼溶胶前驱体/工业盐复合结构置于化学气相沉积炉的高温区。

优选地，所述低温区的温度为250～300℃，所述高温区的温度为700～750℃。

优选地，所述硒化反应使用的载气为氩气，所述硒化反应使用的还原剂为氢气，所述氩气和氢气流量比为(2～5):1。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的硒化钼催化剂，包括具有分等级、连接紧密的二维纳米薄层结构的硒化钼。

本发明还提供了上述技术方案所述催化剂在电解水析氢中的应用。