本发明专利技术公开了一种Mo‑Ni合金纳米粒子复合材料及其制备方法和应用。将Ni盐、Mo盐按照一定的比例分别溶解和分散在油胺中，得到混合溶液；然后将1‑十八烯加入到混合溶液中，搅拌使其完全溶解；并在100～105℃条件下抽真空25～45min；并在氮气保护下于280～330℃反应1～4小时；冷却后，反应液经离心、洗涤、干燥即可得到所述Mo‑Ni合金纳米粒子复合材料。该制备方法条件温和，操作简单，所制备的Mo‑Ni合金纳米粒子复合材料双功能催化活性高，既具有OER性能又具有HER性能，可用于电解水制氢以及析氧。
Mo-Ni alloy nano particle composite material, preparation method and application thereof
The invention discloses a Mo Ni alloy nano particle composite material and a preparation method and application thereof. Nisalts and Mo salts were dissolved and dispersed in oleamine in a certain proportion to obtain a mixed solution. Then 1_octadecene was added to the mixed solution and stirred to dissolve it completely. Vacuum was pumped at 100-105 C for 25-45 minutes and reacted at 280-330 C for 1-4 hours under the protection of nitrogen gas. The Mo Ni alloy nanoparticle composite material can be obtained by centrifugation, washing and drying. The preparation method is mild and easy to operate. The Mo_Ni alloy nanoparticle composite has high bifunctional catalytic activity, OER and HER properties, and can be used for hydrogen production and oxygen evolution from electrolytic water.
【技术实现步骤摘要】
一种Mo-Ni合金纳米粒子复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于无机纳米材料
，具体涉及一种Mo-Ni合金纳米粒子复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
在化石燃料逐渐短缺的今天，氢气作为一种可储存、无污染、可再生的优质能源，受到全球的普遍重视。通过电解水可持续生产氢气要求高效的HER和OER催化剂。目前，贵金属化合物，例如Pt，对于HER来说是催化性能较好催化剂，而RuO2和IrO2对于OER来说是性能较好的催化剂，但其大规模的应用由于稀缺和高成本而受到限制。HER催化剂一般在酸性条件可以发挥最大催化作用，OER催化剂一般在碱性条件下可以发挥最大催化作用。假如用OER和HER催化材料组装在一个电解池中，这样PH的不匹配往往会导致糟糕的整体催化性能。因此，开发新型的双功能电极材料也就成为各国科研工作者争相研究的热门课题，但是这仍然是一个巨大的挑战。因为只有少数OER催化剂(如IrO2和RuO2)在酸性溶液稳定，发展双功能催化剂(大部分是含Ni、Co和Fe等的材料)在碱性条件下工作是一个很有意义的工作。大量研究发现，合金材料可以很大程度上降低水分解的过电位，尤其是过渡金属之间存在协同催化作用，具有优越的催化性能。而Mo-Ni合金中，Mo具有特殊的外层电子结构，未填满的d壳层对镍原子的最外层电子具有较大的吸附作用，与镍合金易形成活性较大的空间结构，有利于提高电极的电分解水的催化活性。已报道的Mo-Ni材料中的大部分是具有析氢性能，而用热分解化学法制备Mo-Ni合金纳米粒子且具有双功能催化水分解性能却是从未报道。因此，为了拓宽Mo-Ni合金材料的应用，需要进一步发展Mo-Ni金属合金纳米粒子的制备方法及双功能电催化分解水的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种Mo-Ni合金纳米粒子复合材料及其制备方法和应用。该制备方法，操作简单，所制备的Mo-Ni合金纳米粒子复合材料双功能催化活性高。本专利技术采取的技术方案为：一种Mo-Ni合金纳米粒子复合材料的制备方法，包括以下步骤：S1：将Ni盐、Mo盐溶解分散于油胺中，得到混合溶液；S2：将1-十八烯加入到步骤S1所得混合溶液中，搅拌使其完全溶解；并在100～105oC条件下抽真空25～45min，在加热的条件下抽真空可以使体系中的水和易挥发成分中反应体系中除去，这样可以保证整个反应是在无水无氧的条件下进行；S3：将步骤S2得到的溶液在氮气保护下于280～330oC回流反应1～4小时；如果反应的温度和时间在此范围之外，则所得产物的产率和结晶性会降低，产物会变得不均。S4：冷却后，反应液经离心、洗涤、干燥即可得到所述Mo-Ni合金纳米粒子复合材料。所述Ni盐、Mo盐的摩尔比可为任意值，优选为0.4：0.6，此比例下得到的复合纳米离子的分散性较好，且颗粒均匀，并且催化活性最大。所述Ni盐选自乙酰丙酮镍，乙酰丙酮镍在高温下反应，易生成单质镍。所述Mo盐选自钼的羰基配合物，羰基钼易溶于油胺体系，另外可高温裂解生成Mo单质。所述Ni盐和Mo盐的总量与油胺、1-十八烯的比值为1mol：(5～10)mL：(5～10)mL；优选为1mol：6.6mL：6mL。油胺在体系中充当保护剂的作用，其可以在纳米颗粒表明产生配位作用，阻止纳米颗粒的团聚，得到尺寸和形貌均匀的纳米颗粒。1-十八烯作为溶剂，使体系中产生的团簇易于扩散，进一步生长为纳米颗粒。保护剂和溶剂的比例为6.6mL/6mL时，体系中的粘度合适，同时保护剂能够保护产物成为纳米尺度的颗粒。进一步地，所述步骤S3中，反应的温度和时间优选为320oC、2小时。所述步骤S4中，离心后得到的产物用环己烷和乙醇按体积比2:3形成的混合液进行洗涤。用该混合溶剂的洗涤可以充分去除反应体系中残留的油胺和未反应的原料等。根据上述制备方法制备得到的Mo-Ni合金纳米粒子复合材料为球形纳米颗粒，Mo-Ni合金纳米粒子的直径为1～100nm。本专利技术还提供了一种由所述的Mo-Ni合金纳米粒子复合材料制成的电极。本专利技术还提供了Mo-Ni合金纳米粒子复合材料在电催化分解水方面的应用。本专利技术提供的Mo-Ni合金纳米粒子复合材料的制备方法中，在油胺的保护下，乙酰丙酮镍和羰基钼在1-十八烯溶剂中高温下发生裂解反应，产生的镍和钼原子结合，形成纳米级的合金纳米颗粒。与现有技术相比，本专利技术的化学制备方法简单，条件温和，产物纯度高。所得Mo-Ni合金纳米粒子复合材料对于电催化析氧反应(OER)和电催化析氢反应(HER)的活性高，Mo盐和Ni盐的比例为0.6mmol:0.4mmol时，OER反应的过电位低至0.29V，并且性能很稳定，HER的过电位低至0.065V，性能也很稳定，其中并显著优于其他复合的Mo-Ni合金纳米粒子。附图说明图1为实施例1所得球形Mo-Ni合金纳米粒子的透射电子显微镜(TEM)照片；图2为实施例2所得球形Mo-Ni合金纳米粒子的透射电子显微镜(TEM)照片；图3为实施例3所得球形Mo-Ni合金纳米粒子的透射电子显微镜(TEM)照片；图4为实施例4所得球形Mo-Ni合金纳米粒子的透射电子显微镜(TEM)照片；图5为实施例5所得球形Mo-Ni合金纳米粒子的透射电子显微镜(TEM)、照片；图6为实施例6所得球形Mo-Ni合金纳米粒子的透射电子显微镜(TEM)照片；图7为实施例7所得球形Mo-Ni合金纳米粒子的透射电子显微镜(TEM)照片；图8为实施例8所得球形Mo-Ni合金纳米粒子的透射电子显微镜(TEM)照片；图9为实施例9所得球形Mo-Ni合金纳米粒子的透射电子显微镜(TEM)照片；图10为比较例1所得纳米粒子的透射电子显微镜(TEM)照片；图11为比较例2所得纳米粒子的透射电子显微镜(TEM)照片；图12是实施例6所得Mo-Ni合金纳米粒子的HRTEM、XPS和Mapping谱图；图中(a)为Mo-Ni合金纳米粒子的合成示意图；(b)为Mo-Ni合金纳米粒子的HRTEM图；(c)为(b)的局部放大图；(d)为Mapping图；(e)为XPS图；图13是实施例6所得Mo-Ni合金纳米粒子的OER性能的LSV谱图；图14是实施例2、4、5、6、8和比较例1～2所得纳米粒子的HER的LSV谱图。具体实施方式下面结合实施例及说明书附图对本专利技术进行详细说明。实施例1一种Mo-Ni合金纳米粒子复合材料的制备方法，包括以下步骤：称取0.9mmol的Ni(acac)2和0.1mmol的Mo(CO)6溶解于6.6mL油胺，加入6mL1-十八烯并剧烈搅拌。将上述混合液转移至25mL的两颈烧瓶中，密封，在100℃的条件下抽真空半个小时，然后在氮气氛围中320℃搅拌反应2小时，反应液冷却至室温，离心、洗涤、干燥，即得到Mo-Ni合金纳米粒子复合材料。其TEM图如图1所示，从图中可以看到Mo-Ni合金纳米粒子复合材料为直径为20～60nm的Mo-Ni球形合金纳米粒子。实施例2一种Mo-Ni合金纳米粒子复合材料的制备方法，包括以下步骤：称取0.8mmol的Ni(acac)2和0.2mmol的Mo(CO)6溶解于6.6mL油胺，加入6mL1-十八烯并剧烈搅拌。将上述混合液转移至25mL的两颈烧瓶中，密封，在100℃的条件下抽真空半个小时，然后在氮气氛围中32本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种Mo‑Ni合金纳米粒子复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：S1：将Ni盐、Mo盐溶解分散于油胺中，得到混合溶液；S2：将1‑十八烯加入到步骤S1所得混合溶液中，搅拌使其完全溶解；并在100～105℃条件下抽真空25～45min；S3：将步骤S2得到的溶液在氮气保护下于280～330℃反应1～4小时；S4：冷却后，反应液经离心、洗涤、干燥即可得到所述Mo‑Ni合金纳米粒子复合材料。
【技术特征摘要】
1.一种Mo-Ni合金纳米粒子复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：S1：将Ni盐、Mo盐溶解分散于油胺中，得到混合溶液；S2：将1-十八烯加入到步骤S1所得混合溶液中，搅拌使其完全溶解；并在100～105℃条件下抽真空25～45min；S3：将步骤S2得到的溶液在氮气保护下于280～330℃反应1～4小时；S4：冷却后，反应液经离心、洗涤、干燥即可得到所述Mo-Ni合金纳米粒子复合材料。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述Ni盐、Mo盐的摩尔比可为任意值。3.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，所述Ni盐、Mo盐的摩尔比为0.6：0.4。4.根据权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，所述Ni盐选自乙酰丙酮镍；所述Mo盐选自钼...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘小网，张桃桃，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34
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