[发明专利]一种催化剂用二硫化钼及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种催化剂用二硫化钼及其制备方法和应用。所述制备方法具体为采用将二硫化钼原料置于含水蒸气气氛下加热反应，得到具有高效催化活性的催化剂用二硫化钼。本发明通过水蒸气的刻蚀作用，在二硫化钼平面上产生硫缺陷，大幅度提高二硫化钼的催化活性。本发明方法制备的二硫化钼催化剂具有高的催化活性，操作简单，而且成低廉，效率高，能真正实现公斤级二硫化钼催化剂的制备。不采用对环境危害较大或者毒性较强的化学试剂，对环境无污染，使生产流程大大简化，适合进行工业化生产，在基于二硫化钼的领域具有潜在的实际应用价值。

技术领域

本发明属于纳米催化材料技术领域，具体涉及一种催化剂用二硫化钼及其制备方法和应用，特别是绿色制备公斤级高催化活性二硫化钼的方法。

背景技术

氢能源作为一种高效、清洁、可持续发展的绿色新型能源，被认为有望在将来取代传统的化石燃料。到目前为止，氢能源的获取主要通过水分解制氢，而水解制氢的效率取决于所使用的析氢反应催化剂。现今催化效率最高的析氢催化剂主要是基于以金属铂为代表的贵金属催化剂，但是其昂贵的价格以及稀有性极大地限制了它的进一步发展和大规模实际应用。因而，开发价格低廉、催化高效的析氢催化剂仍是十分必要的。

二硫化钼，作为一种具有层状结构的过渡金属二硫属化合物，因其较高的催化活性和良好的抗中毒性能，被广泛用作石油工业中氢化脱硫的催化剂。最近几年的研究发现二硫化钼对析氢反应也具有良好的催化性能，这使得其有望取代金属铂作为高效的析氢反应催化剂。现有的具有高催化活性的二硫化钼的制备手段主要有如下几种：

1.在丁基锂溶剂中浸泡实现其相变进而提高二硫化钼的导电性。然而丁基锂是一种非常活泼的强还原剂，在空气中极易自燃并爆炸。

2.在二硫化钼中进行原子掺杂，此方法的缺点是所制备的材料均匀性较差，掺杂缺陷难以控制，且制备方法复杂。

3.在二硫化钼上负载贵金属，如铂、钯等，然而此方法大大提高了催化剂的制备成本。

这些方法都面临着制备工艺复杂、制备成本高、产品稳定性差以及难以大规模制备等问题，极大地限了制其在实际商业化中的应用。

发明内容

为克服现有技术方法的不足，拓展二硫化钼催化剂的实际应用前景，本发明使用水蒸汽作为刻蚀剂，通过刻蚀反应在二硫化钼(002)晶面引入缺陷结构，得到了富缺陷的二硫化钼催化剂。缺陷结构的引入起到了显著增加电催化活性边缘位点的作用，极大地提高了二硫化钼催化剂的析氢催化活性，而且由于制备工艺简单、绿色环保，使得其具有很好的大规模商业化制备和应用前景。

本发明的目的之一在于提供一种催化剂用二硫化钼的制备方法。

本发明的目的之二在于提供上述制备方法得到的二硫化钼。

本发明的目的之三在于提供上述二硫化钼的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种催化剂用二硫化钼的制备方法，所述方法包括：

将二硫化钼原料置于含水蒸气气氛下加热反应，得到具有高效催化活性的催化剂用二硫化钼。

进一步的，所述水蒸气气氛包括水蒸气和惰性气体。

进一步的，所述加热反应条件为：反应温度为200-1000℃，反应时间为1-300分钟。

本发明的第二个方面，提供上述制备方法制备得到二硫化钼。

进一步的，所述二硫化钼在(002)晶面上形成刻蚀缺陷；

更进一步的，所述刻蚀缺陷为六边形纳米孔洞凹陷。

本发明的第三个方面，提供上述二硫化钼在制备电催化剂中的应用。