[发明专利]一种碳布负载的多酸衍生钴钼硫化物的制备及电催化应用

说明书

本发明涉及电催化析氢领域一种碳布负载的钴钼硫化物的制备及其应用。本发明目的是解决现有技术合成高性能电催化剂的原材料储备稀少、析氢反应过电位较高、造价昂贵的问题。本专利设计与研制了一种碳布负载的钴钼硫化物材料CoS₂‑MoS₂。所采用的方法：以Keggin型多酸钴钼十二、硫脲和碳布为原料，采用一步水热合成法，制备的碳布负载的多酸衍生钴钼硫化物可适用于碱性电解液中的电催化析氢反应且具有低析氢过电位和高催化活性。

技术领域

本发明涉及电催化析氢领域，特别涉及一种碳布负载的多酸衍生钴钼硫化物的制备

背景技术

随着社会的发展对能源需求的迫切需要、化石燃料的日渐枯竭，生态友好、可持续的氢能源引起人们极大地关注。其中，电化学析氢反应是一条清洁、简便、可再生的可有效缓解能源需求的途径。目前，最传统、最优异的电催化剂是基于贵金属材料的催化剂，贵金属Pt催化活性强，在电催化析氢领域备受关注，但其稀有性以及昂贵的价格限制了其应用市场。多酸具有良好的氧化还原能力，可以可逆地接受和释放一个或多个电子。而电化学反应正是通过电子转移发生，所以这为其作为HER催化剂提供了可能。并且多酸合成方法简单、成本低廉、结构缤纷多样、具有氧化还原活性高的金属元素，多酸可以通过共价键与有机体系结合为多酸基无机-有机杂化化合物，还可以取代/掺杂其他元素，形成的杂多酸纳米团簇，这样可以对多酸的电化学等性质进行一定的调节。并且，通过一些手段使多酸与其他物质结合为复合材料也是调节多酸本身性能的手段。先前研究表明双金属基复合材料的电催化性能更胜一筹。因此，以多酸为前驱体制备高活性、高稳定性和导电性的双金属基复合材料是一项有前途且有意义的工作。

发明内容

为了克服上述现有电催化析氢催化剂比表面积低，价格昂贵以及多酸作为原料稳定性差、导电性差、等的不足，本发明提供了一种制备简单、价格低廉的方法且制备出的碳布负载的多酸衍生钴钼硫化物作为电催化析氢催化剂材料具有较高的比表面积、较高的电催化性能和良好的稳定性等优点。

本发明的目的是这样实现的：

一种碳布负载的多酸衍生钴钼硫化物的制备，包括以下步骤：

(1)将碳布裁剪成约1x1.5 cm²的长方形方块，依次用丙酮、乙醇和去离子水对其进行超声处理30min，然后再将碳布浸泡在浓硝酸中，转移到水热反应釜中，100℃恒温1～2h，降至室温后，回收硝酸待下次重复使用，再用去离子水反复冲洗碳布，放入烘箱中80℃烘干过夜备用。

(2)将0.0345g的钴钼十二多酸，0.06g的硫脲，溶解于10ml的去离子水中，放入一片步骤(1)中预处理过的碳布，在磁力搅拌器上搅拌1～2个小时，将混合溶液置于水热反应釜中，在200℃烘箱中反应24个小时，自然冷却至室温。

(3)取出反应过后的碳布，用去离子水反复冲洗并置于60℃烘箱中干燥过夜，即得到一种碳布负载的钴钼硫化物材料CoS₂-MoS₂，且在碳布表面均匀覆盖。

上述的碳布负载的多酸衍生钴钼硫化物的应用，主要是在电催化分解水析氢方面。

上述应用方法如下：以1.0摩尔每升氢氧化钾水溶液作为电解液溶液，所述碳布负载的钴钼硫化物材料CoS₂-MoS₂作为工作电极，以饱和甘汞电极为参比电极，碳棒电极作为对电极，如此搭建三电极体系。在碱性电解质溶液中，当过电位为69mV时，电流密度为10mAcm^-2，并可保持稳定工作状态24个小时。

与现有技术相比，本发明具有如下特点：