[发明专利]用于电化学析氢的偶联开笼C60及二硫化钼复合材料和其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于电化学析氢的偶联开笼C60及二硫化钼复合材料和其制备方法，该材料以偶联开笼C60为刚性骨架，表面掺杂二硫化钼。其制备方法是先依次制备开笼C60及偶联开笼C60，然后将偶联开笼C60与四水合钼酸铵、硫脲水溶液进行水热合成反应，即得P‑PC60@MoS₂，实现对二硫化钼的改性。本发明制得的新型复合材料作催化剂用于电化学析氢，具有良好的电催化性能。

技术领域

本发明属于电化学材料技术领域，涉及一种偶联开笼C60复合材料的制备方法，具体地说是用于电化学析氢的偶联开笼C60及二硫化钼复合材料和其制备方法。

背景技术

受全球性的能源危机影响，大力发展可再生能源已成为人们的共识。氢能作为一种可再生清洁能源，与传统的化石燃料相比，具有能量密度高和环境友好等优点。氢能的开发利用离不开催化析氢材料，铂族金属作为常用的催化析氢材料在氢能利用中发挥重要作用，但金属矿源资源稀缺以及昂贵的价格使其无法在实际生产中得到广泛应用。因此，研究人员一直在致力于开发非贵金属材料，作为新型电催化剂的可能替换品，以期充分利用氢能这种高密度的清洁能源，为不可再生的化石燃料提供可行的替代方案。

二硫化钼是一种层状材料，边缘的拥有较多的活性位点，是作为电催化析氢的理想材料，但二硫化钼有着较宽的带隙且导电性较差，易发生堆积和团聚，这些缺陷严重影响了二硫化钼在电催化析氢领域的发展。因此，通过改性二硫化钼材料制备一种掺杂复合材料，改善二硫化钼的带隙与导电性能，提高其电催化析氢性能成为待解决的关键问题。

发明内容

本发明的另一个目的，是提供一种用于电化学析氢的偶联开笼C60及二硫化钼复合材料；

本发明的另一个目的，是提供上述复合材料的制备方法，通过偶联开笼C60作为刚性骨架，表面掺杂二硫化钼制得，以达到改性二硫化钼获得用于电化学析氢的新型复合材料的目的。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于电化学析氢的偶联开笼C60及二硫化钼复合材料，该材料以偶联开笼C60为刚性骨架，表面掺杂二硫化钼。

本发明还提供了用于电化学析氢的偶联开笼C60及二硫化钼复合材料的制备方法，包括依次进行的以下步骤：

S1.开笼C60的制备

将C60和3-(2-吡啶基)-5,6-二苯-1,2,4-三嗪溶于邻二氯苯，加热回流，冷却层析，除去反应物，得产物A；

将产物A溶于四氯化碳，在氧气氛围下反应，得开笼C60；

S2.偶联开笼C60的制备

取开笼C60、二甲醇缩甲醛、无水三氯化铁和1,2-二氯乙烷，经低温加热反应和高温加热反应，索氏提取，真空干燥，得偶联开笼C60；

S3.P-PC60@MoS₂的制备

将四水合钼酸铵与硫脲溶于水混匀得溶液B，取溶液B与偶联开笼C60经水热合成反应，冷却，得P-PC60@MoS₂。

作为本发明的一种限定，步骤S1中，所述加热回流是加热至170-185℃反应20-25h。

作为本发明的另一种限定，步骤S1中，所述冷却层析采用硅胶柱层析。

作为本发明的进一步限定，步骤S1中，所述冷却层析的洗脱剂为CS₂和乙酸乙酯中的至少一种。

作为本发明的第三种限定，步骤S1中，所述C60、3-(2-吡啶基)-5,6-二苯-1,2,4-三嗪和邻二氯苯的质量比为3：2：36-42；

产物A和四氯化碳的质量比为1：17-23。