[发明专利]用于析氢的Mo2

说明书

本发明公开了一种用于析氢的Mo₂C/NiCoSe_x异质结电催化材料及其制备方法。该方法包括：(1)制备Mo₂C纳米片；(2)制备镍钴双氢氧化物纳米片；(3)借助Mo₂C纳米片表面的负电荷与层状镍钴双氢氧化物表面的正电荷产生静电作用力形成具有弱界面相互作用的Mo₂C/镍钴双氢氧化物复合材料；(4)在Se前驱体和氩气保护条件下，于管式炉中硒化反应得到用于析氢反应的Mo₂C/NiCoSex异质结构纳米电催化材料。本发明制备的电催化材料具有较高的电催化析氢活性、优异的电化学稳定性，制备工艺简单、成本低，易于实现工业化生产。

技术领域

本发明属于电催化析氢复合材料制备技术领域，具体说是涉及一种用于析氢的Mo₂C/NiCoSex异质结电催化剂及其制备方法。

背景技术

电催化水分解是高效产生可再生清洁能源的重要途径之一，其分解产物只有 O₂和H₂，对环境零污染，而O₂和H₂又可以作为燃料电池的原料，所以水分解可以保证能源利用过程的绿色、环保。然而，从电解水到氢能源的利用过程中，如何节约能耗、降低成本、最大限度的提高水分解效率和产率一直是困扰科研工作者的技术难题。水的电解反应由析氧和析氢两个半反应组成，通过降低半反应的能垒并提高能源转化效率至关重要。一直以来贵金属催化剂(如Pt等)是该领域活性最高的催化剂，但低储量、高成本及催化过程中的活性因中毒退化和稳定性问题一直是制约其发展的瓶颈所在。过渡金属碳化物具有类似Pt的电子性质和催化行为，ΔG_H*与Pt接近，是一种潜在的析氢电催化剂。近年来科研人员持续探索致力于将过渡金属碳化物发展成高活性析氢电催化剂以降低成本，并取得了一定的进展，但其实际电催化活性与Pt仍有较大的差距，且不能兼具在酸性电解质和碱性电解质中催化析氢，对水的利用效率不高。因此，研制高效、低成本且能在全pH值范围内催化析氢的电催化剂有非常重要的科学意义和广阔的应用前景。

作为一种典型的过渡金属碳化物，碳化钼(Mo₂C)对于同族其他元素具有较好的稳定性、高熔点、耐腐蚀及高机械强度，具有更好的催化活性。对于Mo₂C 来说，电催化活性与催化剂的微观形貌、尺寸有较大的相关性。大量研究表明，提升催化性能途径有：调控其形貌与尺寸，使其在电催化过程中尽量暴露多的活性位点；通过与导电碳材料复合提高导电性以及掺杂改变Mo₂C的电子结构。

层状过渡金属双氢氧化物(Layered double hydroxide，LDH)是一种具有较大比表面积、可以根据特定的功能进行人工合成的一种层状材料。随着人们对层状双氢氧化物结构和性能的研究不断深入，发现这类材料在电催化水分解领域展现出了优异的活性。

有鉴于此，本发明借助镍钴层状双氢氧化物表面的正电荷，结合Mo₂C表面的负电荷构筑Mo₂C/镍钴双氢氧化物复合材料，进而通过硒化反应制备 Mo₂C/NiCoSe_x异质结构析氢电催化剂，促进其在全pH值范围内催化析氢性能。目前还没有关于Mo₂C/NiCoSe_x异质结构电催化析氢的研究报道。

发明内容

为了克服目前Mo₂C的高合成温度及易于团聚的技术问题，满足能源产业领域的需求，本发明特别设计一种能在全pH值范围具有极高催化析氢活性和稳定性的Mo₂C/NiCoSe_x异质结构催化材料及制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种用于析氢的Mo₂C/NiCoSe_x异质结电催化材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：