[发明专利]一种电催化剂D-Mo2TiC2/Ni纳米片及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种电催化剂D‑Mo₂TiC₂/Ni纳米片及其制备方法和应用，制备方法包含：(1)将Mo₂TiAlC₂采用化学蚀刻得到Mo₂TiC₂纳米片；(2)将Mo₂TiC₂纳米片包覆的碳纸作为工作电极，石墨棒用作对电极，饱和甘汞电极用作参比电极，重复阴极极化循环以获得D‑Mo₂TiC₂；(3)将D‑Mo₂TiC₂分散在去离子水中形成悬浮液；(4)将Ni²⁺水溶液加入到悬浮液中，固液分离，固体为Ni²⁺/D‑Mo₂TiC₂；(5)将Ni²⁺/D‑Mo₂TiC₂与尿素混合，在惰性气体环境中800℃退火，得到电催化剂。本发明的电催化剂能够用于催化析氢反应，具有较强的催化活性和稳定性。

技术领域

本发明涉及一种电催化剂，具体涉及一种电催化剂D-Mo₂TiC₂/Ni纳米片及其制备方法和应用。

背景技术

化石燃料的广泛使用已有二百多年的历史，这导致了近几十年来严重的能源危机和全球变暖，寻找可持续的、清洁的替代燃料以供人类生存，已日益紧迫。氢的能量密度高达140MJ/kg，燃烧后只产生水，被认为是最有前途的清洁能源。目前生产氢的典型方法是将天然气或煤转化为蒸汽，但仍严重依赖化石燃料。可持续产氢的方法仍在开发中，如裂解水的析氢反应(HER)。电催化水裂解的电化学析氢技术已引起人们的广泛关注。Pt基电催化剂能有效降低HER过电位。然而，铂的高价格和稀缺性极大地限制了其在实际应用中的实施。因此，寻找高效经济的析氢电催化剂成为许多开创性工作的重点。

发明内容

本发明的目的是提供一种电催化剂D-Mo₂TiC₂/Ni纳米片及其制备方法和应用，该电催化剂能够用于催化析氢反应，具有较强的催化活性和稳定性，具有较低的HER过电位、优异的HER动力学、较大的有效表面积和较低的电荷转移电阻。

为了达到上述目的，本发明提供了一种电催化剂D-Mo₂TiC₂/Ni纳米片的制备方法，该制备方法包含如下步骤：

(1)将Mo₂TiAlC₂采用含有LiF的HCl溶液在高压釜中60～80℃下化学蚀刻，得到Mo₂TiC₂纳米片；温度对蚀刻液特性的影响比较大，对加速溶液的流动性和减小蚀刻液的粘度，及提高蚀刻速率起着很重要的作用，但温度过高，易引起化学成份的挥发，造成化学比例失调，会造成高聚物抗蚀层的被破坏及影响设备的使用寿命，因此将温度控制在60～80℃；

(2)将所述Mo₂TiC₂纳米片包覆的碳纸作为工作电极，石墨棒用作对电极，饱和甘汞电极用作参比电极，通过三电极系统在H₂SO₄溶液中重复阴极极化循环，在0～0.53V之间扫描速率保持在20mV/s，施加200个循环，以获得缺陷Mo₂TiC₂纳米片，记为D-Mo₂TiC₂；

(3)将所述D-Mo₂TiC₂分散在去离子水中形成D-Mo₂TiC₂悬浮液；

(4)在搅拌下将Ni²⁺水溶液加入到所述D-Mo₂TiC₂悬浮液中，待反应结束后通过固液分离，得到的固体为Ni²⁺/D-Mo₂TiC₂；