本發(fā)明涉及制氫催化劑領(lǐng)域，特別涉及一種制氫復(fù)合催化電極的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著石油、煤等消耗型能源的日益枯竭以及燃燒礦物燃料引起的諸多環(huán)境問題，尋找一種綠色可循環(huán)的新型能源迫在眉睫。在新能源領(lǐng)域，太陽能、風(fēng)能、水能和核能等以及由此衍生的電能，由于其清潔無污染，并且可再生，是未來主要考慮的能源。但這些新能源的存儲(chǔ)和連續(xù)供應(yīng)性是必須解決的一個(gè)問題，其中將其轉(zhuǎn)化成化學(xué)能是一個(gè)主要的途徑，如電解水制氫和氧。研究高效的電解水制氫催化劑需要付出大量的努力。迄今為止，最有效的制氫催化劑主要是具有低過電勢的鉑基催化劑。但是由于貴金屬昂貴的價(jià)格嚴(yán)重限制了其在制氫反應(yīng)中的大規(guī)模應(yīng)用。近幾年來，二硫化鉬由于價(jià)格低廉和電催化制氫活性高而被廣泛研究。雖然如此，二硫化鉬是半導(dǎo)體材料，導(dǎo)電性不佳，且是層狀晶體結(jié)構(gòu)，有很強(qiáng)的趨勢形成片狀的納米晶體，邊緣長度有限，活性位點(diǎn)數(shù)目不足，使得二硫化鉬與鉑基催化劑相比還是有很大差距。因此，努力提高二硫化鉬催化劑的導(dǎo)電性，盡量多地暴露催化劑邊緣是降低催化劑制氫過電勢迫切需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明的目的在于提供一種制氫復(fù)合催化電極的制備方法，合成方法簡單，成本低，具有大的比表面積，二硫化鉬活性位點(diǎn)充分暴露的優(yōu)勢。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種制氫復(fù)合催化電極的制備方法，包括以下步驟：

(1)預(yù)處理：對金屬鈦進(jìn)行清洗；

(2)水熱法生長Co(OH)₂/Ti模板：將預(yù)處理后的金屬鈦浸漬于含有鈷源與銨源的弱堿性水溶液中，裝入高壓釜，于60-120攝氏度水熱反應(yīng)2-12小時(shí)，冷卻后取出鈷化后的金屬鈦，用去離子水沖洗干凈，60-100攝氏度真空干燥12-24小時(shí)，得到Co(OH)₂/Ti模板；

所述鈷源與銨源的摩爾比為3：2-1：1；

(3)水熱法生長二硫化鉬納米片花：將Co(OH)₂/Ti模板浸漬于含有鉬源和硫源的水溶液中，裝入高壓釜，180-250攝氏度水熱反應(yīng)12-24小時(shí)；冷卻、取出硫化后的Co(OH)₂/Ti，用去離子水沖洗干凈，于60-100攝氏度真空干燥12-24小時(shí)，得到復(fù)合催化電極MoS₂/Ti；

所述鉬源和硫源的摩爾比為1：3-1：7。

步驟(2)所述的鈷源為硝酸鈷或氯化鈷。

所述銨源為尿素、氨水和氯化銨中的一種或兩種。

步驟(2)所述的弱堿性的水溶液的填充度為50％-95％。

步驟(3)所述的硫源為硫代乙酰胺、硫脲或硫化鈉。

步驟(3)所述的鉬源為四硫鉬酸銨、鉬酸鈉或鉬酸銨。

所述含有硫源和鉬源的水溶液的填充度為50％-95％。

所述金屬鈦為鈦片或鈦網(wǎng)片。

步驟(1)所述對金屬鈦進(jìn)行清洗，具體為：

將金屬鈦源依次用去離子水、酒精和丙酮超聲清洗，除去表面的雜質(zhì)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

(1)本發(fā)明制備的制氫復(fù)合催化電極，具有大的比表面積，二硫化鉬活性位點(diǎn)充分暴露的優(yōu)勢。

(2)本發(fā)明通過模板調(diào)控二硫化鉬的表面形貌，制得的二硫化鉬具有納米片花形貌，解決了簡單水熱反應(yīng)中產(chǎn)物易于團(tuán)聚的問題。

(3)本發(fā)明的制備方法反應(yīng)條件易于控制，穩(wěn)定性好，形貌規(guī)整，可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

(4)本發(fā)明的制備方法簡單，成本低。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1制備的氫氧化鈷模板的掃描電子顯微鏡(SEM)圖。

圖2是實(shí)施例1制備的二硫化鉬納米片花的X射線衍射(XRD)譜圖。

圖3是實(shí)施例1制備的二硫化鉬納米片花的SEM圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1

將幾何面積為5平方厘米的鈦網(wǎng)，依次用去離子水、酒精和丙酮超聲清洗30分鐘，除去表面有機(jī)物。將6毫摩爾的CoCl₂·6H₂O，4毫摩爾的NH₄Cl，3毫摩爾的CO(NH₂)₂溶解在16毫升的去離子水中，攪拌20分鐘。接著把透明的粉色溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯(20毫升)中，將鈦網(wǎng)立在內(nèi)襯中，置于不銹鋼高壓釜中。將高壓釜密封放置在電烘箱中，在120攝氏度條件下反應(yīng)6小時(shí)，然后冷卻至室溫。將鈦網(wǎng)取出洗凈，在70攝氏度下干燥12小時(shí)。通過掃描電鏡得到的Co(OH)₂/Ti的形貌圖片如圖1所示。

將5毫摩爾的鉬酸銨和15毫摩爾的硫代乙酰胺溶解在30毫升的去離子水中，攪拌形成透明溶液。然后將溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯(40毫升)中，剪取一塊3平方厘米Co(OH)₂/Ti網(wǎng)保持豎立浸入到溶液中。將該高壓釜在200攝氏度下加熱24小時(shí)，冷卻至室溫，取出洗凈，密封干燥，得到鈦網(wǎng)負(fù)載MoS₂納米片花復(fù)合電極。

如圖2是通過X射線衍射得到的MoS₂/Ti的XRD圖，從XRD圖譜中，可以看到2H二硫化鉬的特征峰。

如圖3是通過掃描電鏡得到的MoS₂/Ti的形貌圖，可以看到二硫化鉬均勻負(fù)載，呈現(xiàn)漂亮的層狀片花結(jié)構(gòu)。二硫化鉬的活性位點(diǎn)位于納米片的邊緣，由圖3可以看出，納米片尺寸非常小，邊緣充分暴露。

實(shí)施例2

將幾何面積為8平方厘米的鈦片，依次用去離子水、酒精和丙酮超聲清洗30分鐘，除去表面有機(jī)物。將5毫摩爾的Co(NO₃)₂·6H₂O，5毫摩爾的(NH₄)₂CO₃，4毫摩爾的氨水溶解在50毫升的去離子水中，攪拌30分鐘。接著把透明的粉色溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯(60毫升)中，將鈦片立在內(nèi)襯中，置于不銹鋼高壓釜中。將高壓釜密封放置在電烘箱中，在60攝氏度條件下反應(yīng)12小時(shí)，然后冷卻至室溫。將鈦片取出洗凈，在60攝氏度下干燥24小時(shí)。

將2毫摩爾的鉬酸鈉和10毫摩爾的硫化鈉溶解在40毫升的去離子水中，攪拌形成透明溶液。然后將溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)襯(40毫升)中，剪取一塊6平方厘米Co(OH)₂/Ti片保持豎立浸入到溶液中。將該高壓釜在200攝氏度下加熱24小時(shí)，冷卻至室溫，取出洗凈，密封干燥，得到鈦片負(fù)載MoS₂納米片花復(fù)合電極。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受所述實(shí)施例的限制，如銨源還可以為氨水或其他，鉬源還可以為四硫鉬酸銨或其他；硫源還可以為硫脲或其他；其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。