[发明专利]一种具纳米孔结构二硫化钼的制备方法

说明书

本发明公开了一种具纳米孔结构二硫化钼的制备方法，通过将二硫化钼与纳米二氧化硅混合粉体研磨后，压制成圆柱体用惰性金属片或者聚四氟乙烯包裹，将氯化钠研磨成粉末烘干制备内含混合粉体圆柱体的氯化钠圆柱体，氯化钠圆柱体切片置于氢氟酸溶液中腐蚀，清洗干燥即得纳米孔结构二硫化钼催化剂。本发明方法制备得到的二硫化钼具有活性位点密度高，导电性强，具有良好的催化性能和稳定性。

技术领域

本发明属于化合物制备技术领域，具体涉及一种具纳米孔结构二硫化钼的制备方法。

背景技术

电催化水分解制氢是可以形成闭环的生产过程，起始原料与副产物均为水、过程清洁无污染，是极具希望的产氢策略。目前制约其发展的瓶颈之一是价格昂贵的Pt基贵金属催化剂。为推动电催化分解水制氢的普及，亟待开发低成本非贵金属催化剂。在众多备选非贵金属催化材料中，纳米层状结构二硫化钼因催化效果可期、价格低而获得了广泛关注。然而，通常条件下易于获得的层状结构2H相MoS₂大面积的基面部分显示惰性，仅在片层边缘处存在少量活性位点，且导电性较差，因而尚不能替代Pt基催化剂，为了获得较高的催化效率，当前的研究中往往通过制备不同形貌的纳米二硫化钼颗粒，以期获得较高的晶格缺陷密度。然而，由于纳米颗粒具有较高的表面能，颗粒间易团聚，使催化活性位点暴露不足，且颗粒间导电性较差，影响了其催化性能。另一方面，1T相MoS₂虽然活性高、导电性好，但却存在制备困难及稳定性差的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种具纳米孔结构的二硫化钼制备方法，以解决当前以二硫化钼作为催化剂在电解制氢过程中，因催化剂活性位点少、导电性差，催化效率偏低，且稳定性较差的问题。

为了解决上述技术缺陷，本发明具体通过以下技术方案实现：

一种具纳米孔结构二硫化钼的制备方法，包括以下步骤：

1)将二硫化钼与纳米二氧化硅混合粉体研磨后，压制成圆柱体用惰性金属片或者聚四氟乙烯包裹；

2)将氯化钠研磨成粉末烘干，制备内含步骤1)圆柱体的氯化钠圆柱体；

3)将步骤2)获得的圆柱体烧结后，切片置于氢氟酸溶液中腐蚀，清洗干燥即得纳米孔结构二硫化钼催化剂。

进一步的，二硫化钼与纳米二氧化硅的质量比为1:1～1:5。

进一步的，步骤2)具体为：将氯化钠粉末在粉末压片机中压成圆柱状，将被包裹的二硫化钼与纳米二氧化硅混合粉末圆柱体放在氯化钠圆柱体上表面的中间位置，加入氯化钠粉末覆盖，在粉末压片机中1MPa条件下压实，得到内含混合粉末圆柱体的氯化钠圆柱体。

进一步的，步骤3)中将氯化钠圆柱体置于高压组装块内进行烧结。

进一步的，所述烧结条件为：压力0.5～2.0GPa，温度200～500℃，时间1～120min。

本申请具纳米孔结构二硫化钼结构类似海绵的立体网络状结构。二硫化钼颗粒由大变小的过程中必然存在着化学键断裂，因此，颗粒表面会出现大量的悬空键，因此具有较高的缺陷密度。而经过热压烧结，并使用氢氟酸溶去二氧化硅后，残留的二硫化钼形成类似海绵的空间网络状结构，具有很高的比表面积。热压烧结的过程使二硫化钼颗粒间通过分子扩散和重结晶过程，使二硫化钼颗粒相互连接为一个整体，因此相比于纳米颗粒堆积，本申请的二硫化钼具有较高的电导率。

本发明的有益效果为：

本发明以商品二硫化钼和二氧化硅为原料，首先通过高能球磨将二硫化钼粉体细化为纳米级颗粒，产生大量由断键引起的晶格缺陷，同时使纳米二硫化钼颗粒与二氧化硅颗粒均匀混合，然后在高温高压环境下，通过固相扩散重结晶的方法，消除晶体颗粒间的界面，使混合物形成块材，形成类似于固溶体的结构，然后使用氢氟酸溶去二氧化硅，最终得到具有网络状纳米孔结构的二硫化钼片。本发明中所制备的二硫化钼具有活性位点密度高，导电性强，具有良好的催化性能和稳定性。