[发明专利]等离子体改性钼掺杂硫化镍的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种等离子体改性钼掺杂硫化镍的制备方法，先将镍泡沫依次在盐酸、乙醇和水中分别超声处理，然后真空干燥；将Na₂MoO₄·2H₂O加入超纯水中搅拌溶解；把硫脲放入溶解好的溶液中，搅拌得到澄清溶液；再将镍泡沫表面清洁后浸入澄清溶液中，在水中超声处理后水热反应，冷却至室温得到均匀生长的Mo‑Ni₃S₂/NF‑200；然后分别用超纯水和乙醇洗涤后在真空炉中干燥；最后将合成好的钼掺杂硫化镍转移至介质阻挡放电反应器中心，在交流电压下处理得到PA@Mo‑Ni3S2/NF‑200。本发明的产品电极具有良好的纳米结构，生长均匀和增强的电荷传输能力，降解橙黄G染料效果很好，可用于大规模水分解制氢和治理环境污染。

技术领域

本发明涉及一种等离子体改性方法，具体涉及一种等离子体改性钼掺杂硫化镍的制备方法及应用。

背景技术

当前化石燃料资源正在逐渐减少，并且化石燃料的使用对环境也造成重大的污染，所以开发可持续和环保的能源对人类的生存至关重要。氢气具有出色的能量密度和环境兼容性，因此是解决未来能源问题的理想解决方案。通过电化学和光电化学水分解可以实现可持续的制氢，因为这两种技术都受益于丰富的水资源并产生高纯度的H₂。电化学水分解法可以零碳排放用于生产清洁的氢气。铂(Pt)是最有效的HER电催化剂，具有零过电位和多种pH耐受性。然而，贵金属基电催化剂的稀缺性和昂贵性妨碍了它们在商业电解器中的大规模应用。因此，有必要设计活性、耐用、廉价且容易获得的电催化剂，以用作HER的有效电极材料。

层状过渡金属二卤化合物(LTMDs)，如MoS₂、WS₂和Ni₃S₂作为HER催化剂被研究，已成为电催化剂的前沿。对于碱性溶液中的HER，动力学是由水的解离和随后的水裂解中间体的化学吸附之间的平衡所影响的。实验研究和密度泛函理论(DFT)计算结果表明，沿二硫化钼边缘的未配位Mo-S位点具有氢的高化学吸附能力，MoS₂和Ni₃S₂等过渡金属具有优异的HER性能。在工业生产过程中，排放大量的污水是不可避免的，特别是印染行业的废水，量大且难处理。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种等离子体改性钼掺杂硫化镍的制备方法，该方法可在泡沫镍上制备高效且稳定的Mo掺杂Ni₃S₂电催化剂，在掺Mo的Ni₃S₂结构中，嵌入Ni₃S₂纳米粒子中的Mo离子形成大量的Mo-S界面部位，不同温度下制备并进行水分解，并将水分解析氢效果最好的用于染料废水的处理。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种等离子体改性钼掺杂硫化镍的制备方法，包括以下步骤：

步骤一 将镍泡沫依次在盐酸、乙醇和水中分别超声处理，然后真空干燥；

步骤二 将Na₂MoO₄·2H₂O加入超纯水中搅拌溶解；

步骤三 把硫脲放入步骤二溶解好的溶液中，搅拌得到澄清溶液；

步骤四 将镍泡沫表面清洁后浸入澄清溶液中，然后在水中超声处理，180℃下水热反应，冷却至室温，得到均匀生长的Mo-Ni₃S₂/NF-180；

步骤五 从溶液中取出Mo-Ni₃S₂/NF-180，分别用超纯水和乙醇洗涤3次除去未反应的残余物，然后在真空炉中干燥；