[发明专利]一种层状的过渡金属硼化物材料及其制备方法与应用

说明书

本发明属于催化材料技术领域，本发明提供了一种层状的过渡金属硼化物材料及其制备方法与应用。本发明提供的层状的过渡金属硼化物材料的制备方法包括以下步骤：在保护气体中，将MoAlB前驱体、CuClsubgt;2/subgt;、KCl和NaCl混合后进行反应即得层状的过渡金属硼化物材料，其中，MoAlB前驱体、CuClsubgt;2/subgt;、KCl和NaCl的摩尔比为1～3：6～18：1～3：1～3。本发明制备的层状的过渡金属硼化物材料作为催化剂应用于电解水制氢中具有较高的催化效果，且其制备方法简单，绿色，安全，用时短，重现性好。

技术领域

本发明涉及催化材料技术领域，尤其涉及一种层状的过渡金属硼化物材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着对能源危机和生态污染的日益关注，人们正在努力开发可持续和环境友好性的能源。氢气被认为是传统化石燃料的最佳替代品，因为它具有高能量密度、丰富的资源和零排放的碳质物种。

在现有的制氢方法中，电化学水分解制氢具有工艺简单、制氢纯度高的优点。但电化学水分解的实际应用依赖于高性能的催化剂，用于析氢反应(HER)，即水分解的半反应。然而，析氢反应中涉及的高能量势垒导致过电势较高，这严重限制了从电到氢的能量转换效率。具有合适表面电子结构的电催化剂可以有效降低能量势垒并优化中间体的吸附能，从而加快反应动力学并降低过电位。迄今为止，通过实验和理论计算，已经证明Pt基电催化剂对HER具有超低的过电位，然而，其大规模应用受到低存储问题和高成本的限制。所以，开发一种非贵金属电极的HER电催化剂，可以在很大程度上降低电化学水分解技术所需要的成本。

因此，如何提供一种可应用于以非贵金属作为析氢反应的催化剂成为了本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种层状的过渡金属硼化物材料及其制备方法与应用，其目的是解决现有Pt基电催化剂所存在的成本高、催化性能低等技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种层状的过渡金属硼化物材料的制备方法，包括以下步骤：

在保护气体中，将MoAlB前驱体、CuCl₂、KCl和NaCl混合后进行反应即得层状的过渡金属硼化物材料。

进一步的，所述MoAlB前驱体、CuCl₂、KCl和NaCl的摩尔比为1～3：6～18：1～3：1～3。

进一步的，所述MoAlB前驱体为MAB相；所述反应的温度为600～800℃，反应的时间为20～50min。

进一步的，由室温升温至反应的温度的升温速率为8～15℃/min。

进一步的，反应结束后，将所得产物经洗涤、干燥即得层状的过渡金属硼化物材料；

所述洗涤的具体操作步骤为：先用水洗涤1～3次，再用过硫酸铵溶液洗涤1～2次，最后用水洗涤3～5次；

所述干燥的温度为50～80℃，干燥的时间为8～15h。

进一步的，所述过硫酸铵溶液的浓度为0.3～1.3mol/L。

进一步的，所述保护气体为氮气、氩气、氦气和氖气中的任意一种。

本发明提供了上述制备方法所制备的层状的过渡金属硼化物材料，所述层状的过渡金属硼化物材料的分子式为Mo₂Al_nB₂，其中，n的取值为0.01～1。

本发明提供了上述层状的过渡金属硼化物材料作为催化剂在电解水制氢中的应用。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：