[发明专利]镍掺杂二硫化钼电催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种镍掺杂二硫化钼电催化剂及其制备方法，镍掺杂二硫化钼电催化剂的原料包含的组分及各组分的量如下：钼酸铵：12‑16mmol；硫脲：50‑70mmol；水：70‑90ml；硝酸镍：0.2‑1.4mmol。本发明的镍掺杂二硫化钼电催化剂采用一种简易水热法制备镍掺杂二硫化钼，提高材料电导率，降低材料电荷转移电阻，提升了电催化产氢的反应速度，实现了该催化剂的高效电催化产氢，且该催化剂具有良好的稳定性。

技术领域

本发明涉及一种镍掺杂二硫化钼电催化剂及其制备方法。

背景技术

当前，全球性能源危机不断加剧，化石能源产生大量温室气体，使人类赖以生存的地球的环境日趋恶化，为了保持人与自然的和谐，世界经济的可持续发展，开发和利用新型清洁能源成为科学家们研究的热点。电催化裂解水产氢被认为是一种将可再生电能转化为化学能，并以清洁H2燃料形式储存的技术，可以降低对化石燃料依赖。电催化裂解水反应高度依赖于电催化剂在析氢反应和析氧反应中的活性。二硫化钼因其在催化、晶体管、电池、传感器、光电探测器以及其他光电器件等领域的潜在优势而引起了科研工作者的广泛关注。二硫化钼块材具有间接带隙，带隙宽度为1.3eV，层内金属原子被硫原子夹在中间，与硫原子形成共价键，层间结合力则为较弱的范德华力。单层二硫化钼为直接带隙，带宽为1.9eV，表现出明显的半导体特性，具有很强的光致发光特性、较高的平面内载流子迁移率和较强的机械性能。为此，多种方法被用做制备二硫化钼以获得层状结构的二硫化钼。众所周知，层状二硫化钼是一种典型的析氢催化剂，然而纯的层状二硫化钼的内在导电性能较差，限制了其整体的电催化性能，电催化产氢效率不是很高。且纯的二硫化钼材料氢吸附自由能较高，制备工艺复杂、设备昂贵。研究结果显示，Fe, Co和Ni元素掺杂可以有效调控二硫化钼的电子结构，提高其电导率、降低氢吸附自由能，以获得高效产氢效率。然而，通过Ni元素掺杂调控二硫化钼表面形貌和电子结构，以提升该类材料电催化性能的研究工作还有待进一步地深入。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种镍掺杂二硫化钼电催化剂，它采用一种简易水热法制备镍掺杂二硫化钼，提高材料电导率，降低材料电荷转移电阻，提升了电催化产氢的反应速度，实现了该催化剂的高效电催化产氢，且该催化剂具有良好的稳定性。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种镍掺杂二硫化钼电催化剂，其原料包含的组分及各组分的量如下：

钼酸铵：12-16mmol；

硫脲：50-70mmol；

水：70-90ml；

硝酸镍：0.2-1.4mmol。

进一步，所述水为去离子水。

进一步，所述硝酸镍为1mmol。

本发明还提供了一种镍掺杂二硫化钼电催化剂的制备方法，方法中包含：

步骤S1：将钼酸铵、硫脲和硝酸镍溶于水，搅拌，得到溶液；

步骤S2：将溶液在220-240℃的条件下反应22-26h，反应结束后，冷却，得到样品；

步骤S3：将样品依次在无水乙醇和去离子水中清洗4-8次；

步骤S4：将清洗后的样品烘干，得到镍掺杂二硫化钼。

进一步，步骤S1中包含：

步骤S11：将钼酸铵和硫脲溶于水；

步骤S12：向步骤S11的水中加入硝酸镍，搅拌，得到溶液。

进一步，步骤S1中，采用磁力搅拌。

进一步，步骤S2中，溶液在高压釜中反应，所述高压釜置于鼓风风箱中。