[发明专利]一种过渡金属掺杂电催化材料及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种过渡金属掺杂电催化材料及其制备方法与应用，所述制备方法包括步骤：将硒粉、钼酸钠、水合肼溶于去离子水中，搅拌均匀得到混合液；将预处理后的碳布浸入所述混合液内，进行水热反应，得到MoSe₂/CC材料；将所述MoSe₂/CC材料浸入镍源溶液，后取出在还原气氛下进行退火处理，即得到过渡金属掺杂电催化材料。本发明通过水热法和电化学法制得过渡金属掺杂电催化材料，物理化学性质稳定，具有良好的电催化性能，其组装的电池在循环100次后电催化性能未出现明显下降。

技术领域

本发明涉及电催化材料技术领域，具体而言，涉及一种过渡金属掺杂电催化材料及其制备方法与应用。

背景技术

近年来环境污染带来的全球气候变暖问题日益严重，当前世界上迫切需要一种新能清洁能源代替传统化石能源。氢能源是一种效率高、损耗小、无污染的优秀清洁能源，而在氢能源的产出中，电解水制氢设备简单，是一种适合大规模应用的制氢策略。

但是传统的电解水产氢工艺严重依赖价格高昂且储量有限的贵金属基催化剂，大规模应用受到限制。因此，迫切需要一种成本低、效率高、持久性强的非贵金属析氢反应催化剂，以取代贵金属材料。二维二硫化钼(MoS₂)具有独特的层状结构，其边缘暴露的活性位点和优异的电子传输效率，因此在电催化、能量存储和电子等领域拥有巨大的潜力。但MoSe₂材料仍存在导电性差、基面活性位点难以得到充分利用等问题。

因此，如何提高二硫化钼电催化材料导电性，以此扩大其在电催化领域的应用，是目前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种过渡金属掺杂电催化材料及其制备方法与应用，以解决现有二硫化钼电催化材料导电性不佳的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种过渡金属掺杂电催化材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、将硒粉、钼酸钠、水合肼溶于去离子水中，搅拌均匀得到混合液；

S2、将预处理后的碳布浸入所述混合液内，进行水热反应，得到MoSe₂/CC 材料；

S3、将所述MoSe₂/CC材料浸入镍源溶液，后取出在还原气氛下进行退火处理，即得到过渡金属掺杂电催化材料。

可选地，步骤S1中，所述硒粉、所述钼酸钠和所述水合肼的质量比在0.079：0.121：4.66至0.079：0.121：5.16范围内。

可选地，步骤S2中，所述水热反应的反应温度在160℃至200℃范围内，反应时间8h至12h范围内。

可选地，所述预处理后的碳布的预处理步骤为：将碳布置于去离子水中，用超声波清洗，去除表面油脂及杂质。

可选地，步骤S3中，所述退火处理的温度在200℃至600℃范围内、时间在1h至3h范围内。

可选地，所述镍源溶液包括氯化镍盐溶液、硫酸镍盐溶液和硝酸镍盐溶液中的一种。

可选地，所述还原气氛为8％的氢/氮混合气体。

可选地，所述镍源溶液的浓度在3mg/mL至10mg/mL范围内。

本发明第二目的在于提供一种过渡金属掺杂电催化材料采用上述所述的过渡金属掺杂电催化材料的制备方法制得。

本发明第三目的在于提供一种过渡金属掺杂电催化材料在电解水产氢上的应用。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：