[发明专利]一种中空碳球锚定的Co-MoS2

说明书

本发明公开了一种中空碳球锚定的Co‑MoS₂异质复合材料的制备方法与应用，该制备方法包括以下步骤：1）将碳源和过渡金属放入研钵中研磨；2）再向混合物中加入SiO₂继续研磨；3）将所得前驱体，在惰性气氛中，程序升温至700~1000℃后，保温180min；4）将退火处理后的产物用氢氧化钠溶液进行去模板，离心，烘干后就得到了中空碳球锚定的Co‑MoS₂异质复合材料。相对于现有技术，本发明方法操作简单，易于规模化生产，而且制得的材料具有优化的表面电子结构、活性位点多、导电性好、催化活性高等优点。

技术领域

本发明属于电解水催化剂技术领域，具体涉及一种中空碳球锚定的Co-MoS₂异质复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

在日益严重的能源危机和环境污染的推动下，为了减轻对传统化石燃料的依赖，科学家们付出了巨大的努力来开发清洁、可持续的能源。氢气(H₂)由于其有高的重量能量密度、无碳副产物和良好的可回收性，已被广泛认为是一种极具吸引力和前景的替代能源。电催化水分解由于反应条件温和，原料广泛，产品纯度高，是规模生产氢气最具竞争力和最有效的策略之一。迄今为止，贵金属Pt仍被视为HER最有效催化剂，但其高昂的价格、较低的丰度和较差的耐用性极大地阻碍了其广泛的商业化。

面对这种问题，过渡金属硫化物被广泛研究并应用于电解水反应中。大量的实验和理论研究已经证实，具有电催化边缘位点的二硫化钼(MoS₂)具有良好的导电性和Volmer反应中接近于零的H吸附自由能(类似于Pt)，是HER的合适候选材料。过渡金属的加入会改变催化剂电子结构，从而有利于活性物种吸附，进一步提高催化活性。此外，独特的形貌结构，蜂窝状的催化剂有更大的比表面积会暴露出更多的活性位点，有利于电子传输，从而提高催化剂催化性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种中空碳球锚定的Co-MoS₂异质复合材料的制备方法与应用，该方法使用一步合成的方法，操作简单，易于规模化生产，而且制备出了异质结结构，使得MoS₂的电子结构发生偏移，提高MoS₂的本征活性，所得Co-MoS₂异质复合材料具有优化的表面电子结构、活性位点多、导电性好、催化活性高等优点，进一步提升了MoS₂的析氢性能。

为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种中空碳球锚定的Co-MoS₂异质复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将碳源和过渡金属放入研钵中研磨，至反应物表面开始出现反光时停止研磨，得混合物；

步骤2，向混合物中加入SiO₂继续研磨20 min，得均匀的灰色粉末固体，记为前驱体；

步骤3，将前驱体在惰性气氛中程序性升温至700~1000℃后，保温180 min，自然冷却得产物；

步骤4，将退火处理后的产物，用氢氧化钠溶液进行去模板，离心，烘干后，即得中空碳球锚定的Co-MoS₂异质复合材料。

作为改进的是，步骤1中所述碳源为葡萄糖，过渡金属盐为硝酸钴、硝酸铁、或硝酸镍中任一种与四硫代钼酸铵的混合物。

作为改进的是，步骤3中惰性气氛为Ar或N₂中一种或两种混合。

作为改进的是，步骤3中程序升温的升温速率为2~10℃/min。

作为改进的是，步骤4中使用2 mol/L NaOH进行去模板，在50-60℃下，搅拌12小时以上。

上述方法制备所得的中空碳球锚定的Co-MoS₂异质复合材料在制备电解水催化剂上的应用。