本发明专利技术公开了一种超分散MoS2/rGO纳米杂化电解水制氢催化剂的制备方法。该制备方法是用钼酸盐、半胱氨酸与氧化石墨烯通过水热合成法得到的。超分散二硫化钼与石墨烯的杂化材料在本发明专利技术中是通过一步水热法得到的，整个合成过程简单快速，不需要额外的高温加热和硫化过程，仅使用廉价易得的钼酸钠作为钼源，半胱氨酸作为硫源。利用半胱氨酸为连接分子，将钼酸盐前驱固定在氧化石墨烯表面，经过水热合成法，能将尺寸可控的MoS2纳米片超分散地负载到石墨烯表面，制备出UDSL‑MoS2/rGO，同时解决了二硫化钼催化活性位点稀缺和导电性差这两大难题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种超分散MoS2/rGO纳米杂化电解水制氢催化剂的制备方法。
技术介绍
贵金属铂无论在热力学上还是动力学上对析氢反应都有很高的活性，它能够在较低的过电位下以很高的速率产生氢气。同样，昂贵及稀缺的Pt也制约电解水装置的推广。因此，目前电析氢的研究重点，集中于寻找Pt的替代品。在众多的非铂析氢反应电催化剂中，层状过渡金属二硫属化物（TMD），如MoS2、MoSe2、WS2，因其能够在酸性条件下稳定工作，受到科学家们的广泛关注。其中，丹麦科学家（2005）更通过计算化学方法证明了MoS2具有类似固氮化酶中Mo-S团簇的结构和独特的电解水制氢催化活性，但实际的电催化活性与铂仍有较大的差距。近年来，在纳米碳材料上负载金属纳米结构材料对无机-有机杂化电催化剂的构建起到了关键作用。纳米碳材料，如零维的纳米洋葱碳、一维碳纳米管、二维的石墨烯、三维的组装体及它们杂原子掺杂的形式，都具有独特的纳米结构和优良的物理性能（巨大的比表面积和优秀的电子传导能力），这些都是使其能够作为电催化剂载体材料的先决条件。这些杂化纳米结构在电催化反应中得到了广泛的应用，与纯无机纳米晶体相比，表现出高的活性和高稳定性。尽管通过在纳米碳材料的负载，能使电催化剂催化的活性取得了重大的进步，但仍然有许多问题没有得到有效的解决，如无机材料与碳材料的成键情况、对催化性能增益机理的研究。强耦合无机-石墨烯杂化材料的合理设计和可控制备是研制高性能催化剂长久而来的挑战。虽然目前有很多方法能将无机纳米颗粒负载到石墨烯复合材料，但如何保证无机颗粒是选择性地在石墨烯含氧集团上成核生长，如何增强这两相之间的相互作用，如何控制无机颗粒的尺寸和分散度，这些问题都是发展石墨烯基杂化材料所需要解决的。对于二硫化钼/二硫化钨-石墨烯杂化材料，由于其前驱体一般为钼/钨酸盐和氧化石墨烯，它们两者在水溶液下均带负电荷，相互排斥，按照传统的方法，很难将二硫化钼/钨负载到石墨烯上。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超分散MoS2/rGO纳米杂化电解水制氢催化剂的制备方法。本专利技术的技术方案如下：一种超分散MoS2/rGO纳米杂化电解水制氢催化剂的制备方法，是用钼酸盐、半胱氨酸与氧化石墨烯通过水热合成法得到的。所述的钼酸盐为碱金属钼酸盐、碱土金属钼酸盐、钼酸铵中的其中一种。所述的钼酸盐为钼酸钾、钼酸钠、钼酸铵中的其中一种。所述的钼酸盐与半胱氨酸的摩尔比为1:（27~30）。所述的钼酸盐与氧化石墨烯的质量比为1:（1~1.2）。所述的氧化石墨烯是用Hummers法制成的。所述的Hummers法中所用的石墨粉、浓H2SO4、NaNO3、KMnO4的用量比为1g:23mL:0.5g:3g；Hummers法中低温反应的温度≤20℃，低温反应的时间10~20min；中温反应的温度35~40℃，中温反应的时间为25~35min；高温反应的温度95~98℃，高温反应的时间为10~20min。所述的石墨粉为鳞片石墨粉、膨胀石墨粉中的其中一种。所述的水热合成法反应温度为180~220℃；反应时间为22~26h；反应的溶剂为水。本专利技术的有益效果是：1、超分散二硫化钼与石墨烯的杂化材料（UDSL-MoS2-rGO）是通过一步水热法得到的，整个合成过程简单快速，不需要额外的高温加热和硫化过程，仅使用廉价易得的钼酸钠作为钼源，半胱氨酸作为硫源。2、本专利技术利用半胱氨酸为连接分子，将钼酸盐前驱固定在氧化石墨烯表面，经过水热合成法，能将尺寸可控的的MoS2纳米片超分散地负载到石墨烯表面，制备出UDSL-MoS2/rGO，同时解决了二硫化钼催化活性位点稀缺和导电性差这两大难题。附图说明图1是UDSL-MoS2/rGO的高倍数TEM图；图2是UDSL-MoS2/rGO在77K下的氮气吸脱附等温线图；图3是UDSL-MoS2/rGO、MoS2和氧化石墨的XRD图谱；图4是催化剂样品在氮气饱和的0.5M硫酸电解液中的极化曲线；图5是催化剂样品在氮气饱和的0.5M硫酸电解液中的塔菲尔曲线。具体实施方式一种超分散MoS2/rGO纳米杂化电解水制氢催化剂的制备方法，是用钼酸盐、半胱氨酸与氧化石墨烯通过水热合成法得到的。优选的，所述的钼酸盐为碱金属钼酸盐、碱土金属钼酸盐、钼酸铵中的其中一种；进一步优选的，所述的钼酸盐为钼酸钾、钼酸钠、钼酸铵中的其中一种；最优选的，所述的钼酸盐为钼酸钠。优选的，所述的钼酸盐与半胱氨酸的摩尔比为1:（27~30）。优选的，所述的钼酸盐与氧化石墨烯的质量比为1:（1~1.2）。优选的，所述的氧化石墨烯是用Hummers法制成的；进一步优选的，所述的氧化石墨烯是用Marcano,D.C.改进的Hummers法制成的，参考文献为Marcano,D.C.;Kosynkin,D.V.;Berlin,J.M.;Sinitskii,A.;Sun,Z.;Slesarev,A.;Alemany,L.B.;Lu,W.;Tour,J.M.Improvedsynthesisofgrapheneoxide.ACSnano2010,4,4806–4814.优选的，所述的Hummers法中所用的石墨粉、浓H2SO4、NaNO3、KMnO4的用量比为1g:23mL:0.5g:3g；Hummers法中低温反应的温度≤20℃，低温反应的时间10~20min；中温反应的温度35~40℃，中温反应的时间为25~35min；高温反应的温度95~98℃，高温反应的时间为10~20min。优选的，所述的石墨粉为鳞片石墨粉、膨胀石墨粉中的其中一种；进一步优选的，所述的石墨粉为鳞片石墨粉。优选的，所述的水热合成法反应温度为180~220℃；反应时间为22~26h；反应的溶剂为水；进一步优选的，所述的水热合成法反应温度为为190~210℃；反应时间为23~25h；反应的溶剂为水。一种超分散MoS2/rGO纳米杂化电解水制氢催化剂的制备方法，包括了氧化石墨烯的合成和UDSL-MoS2/rGO的合成。进一步说，一种超分散MoS2/rGO纳米杂化电解水制氢催化剂的制备方法，包括了以下步骤：1）氧化石墨烯的合成：采用Hummers法用石墨粉合成氧化石墨烯；2）UDSL-MoS2/rGO的合成：用钼酸盐、半胱氨酸与氧化石墨烯通过水热合成法制得。以下通过具体的实施例对本专利技术的内容作进一步详细的说明。实施例氧化石墨烯的合成：通过改进的Hummers法（MarcanoDCetal.，2010）用天然石墨粉合成氧化石墨烯，详细过程如下：首先取2.00g天然鳞片石墨粉用40gNaCl研磨处理15分钟，蒸馏水彻底清洗，70℃下鼓风干燥箱中干燥30分钟。将处理后的石墨粉置于46mL浓H2SO4（98%）中，机械搅拌24小时。在40℃的水浴下，加入1gNaNO3，继续搅拌5min；在冰水浴下，缓慢加入6gKMnO4，不断搅拌，此过程保持混合物的温度不超过20℃。然后，在40℃的水浴下，继续搅拌30min。再将80mL蒸馏水缓慢加入到上述混合物中，此时反应液温度会迅速上升到98℃，搅拌15min。待反应结束后，加入280mL蒸馏水和20mLH2O2(30%)。室温搅拌5min，用5%HCl和蒸馏水洗涤，直到滤液的pH值达到pH本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超分散MoS2/rGO纳米杂化电解水制氢催化剂的制备方法，其特征在于：是用钼酸盐、半胱氨酸与氧化石墨烯通过水热合成法得到的。
【技术特征摘要】
1.一种超分散MoS2/rGO纳米杂化电解水制氢催化剂的制备方法，其特征在于：是用钼酸盐、半胱氨酸与氧化石墨烯通过水热合成法得到的。2.根据权利要求1中所述的一种超分散MoS2/rGO纳米杂化电解水制氢催化剂的制备方法，其特征在于：所述的钼酸盐为碱金属钼酸盐、碱土金属钼酸盐、钼酸铵中的其中一种。3.根据权利要求2中所述的一种超分散MoS2/rGO纳米杂化电解水制氢催化剂的制备方法，其特征在于：所述的钼酸盐为钼酸钾、钼酸钠、钼酸铵中的其中一种。4.根据权利要求2中所述的一种超分散MoS2/rGO纳米杂化电解水制氢催化剂的制备方法，其特征在于：所述的钼酸盐与半胱氨酸的摩尔比为1:（27~30）。5.根据权利要求4中所述的一种超分散MoS2/rGO纳米杂化电解水制氢催化剂的制备方法，其特征在于：所述的钼酸盐与氧化石墨烯的质量比为1:（1~1.2）。6.根据权利要求5中所述的一种超分散MoS2/rGO纳米杂化电解水...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘英菊，黄伟豪，黄俊颖，林嘉栋，黄浩量，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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