[发明专利]Fe2-1.5xMoxS2-RGO杂化催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及Fe_2‑1.5xMo_xS₂‑RGO杂化催化剂及其制备方法和应用，该Fe_2‑1.5xMo_xS₂‑RGO是通过在氧化石墨烯负载纳米粒子，然后水热反应，在高温高压下硫化，其中部分氧化石墨烯被还原，生成Fe_2‑1.5xMo_xS₂‑RGO；其制备方法包括氧化石墨烯的制备以及Fe_2‑1.5xMo_xS₂‑RGO的制备；本发明同现有技术相比，所得到的Fe_2‑1.5xMo_xS₂‑RGO杂化催化剂比现有的电催化剂成本低，该杂化催化剂可用于电催化析氢，而且Mo元素的掺杂降低了电催化析氢时的过电位，改善了电催化析氢的效果，该催化剂稳定性良好，制备方法简单，增强了电催化析氢的性能，可以面向工业化发展。

[技术领域]

本发明涉及氢能源技术领域，具体地说是一种Fe_2-1.5xMo_xS₂-RGO杂化催化剂及其制备方法和应用。

[背景技术]

社会和经济的高速发展必然导致化石资源的日益枯竭和严重的环境污染，发展可再生清洁能源对促进社会和经济的可持续发展具有重要意义。氢气具有燃烧热值高、储运方式多样、制备原料丰富等优势，被认为是理想的能源载体。例如，通过将可再生清洁能源转化为氢气，再将氢气作为燃料电池的燃料来产生清洁电能，这样不仅可以解决可再生清洁能源供应和使用不匹配的矛盾，而且可以缓解能源危机和环境污染。电解水制氢具有简便、污染小、产品纯度高等优点，但是它的析氢反应(2H++2e→H2或2H2O+2e→H2+2OH-)存在较严重的阴极极化，导致较高的制氢成本，不适合大规模应用。

近年发展起来的电催化析氢(Electrocatalytic Hydrogen EvolutionReaction， HER)被认为是极具应用前景的绿色制氢技术。这种制氢技术在催化剂的作用下，可以大幅度降低析氢过电位，具有能耗低、效率高、环境友好等优点。基于Pt、Pd等贵金属的催化剂不仅起始过电位低，而且活性和稳定性都很好，是目前析氢性能最好的催化剂。但是这些贵金属价格昂贵，不利于实际应用。

非贵金属析氢催化剂主要有基于Mo、W、Fe、Co、Ni等过渡金属的磷化物、硫化物以及它们的合金等。由于Mo和W在地壳中的含量(约0.00011％) 远低于Fe(6.8％)、Co(0.003％)、Ni(0.0089％)的含量，因此，发展基于Fe、 Co、Ni的电催化析氢催化剂更有利于电催化析氢技术的大规模产业化。近年基于Fe、Co、Ni的电催化析氢催化剂得到了大力发展，制备了不少性能优异的催化剂，对电催化析氢技术的产业化起到了很好的推动作用。这些催化剂主要包括Fe、Co、Ni的合金、磷化物、硫化物等。