一种碳基碳化钼复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳基碳化钼复合材料及其制备方法，以红枣和钼酸盐为原料，在制备本发明专利技术时，先将红枣表面洗净，放入烘箱中烘干；然后将钼酸盐和枣一起放入去离子水中搅拌，再超声，使得红枣和钼酸盐完全混合均匀，混合均匀后，放入反应釜中，再将反应釜放入200℃的温度下反应24‑48h；反应结束后，进行抽滤除杂，将产物先放入冰箱冷冻，再放入冷冻干燥机内冷冻干燥；冷冻干燥完全后，放入管式炉中进行高温退火处理，处理时需在氩气或者氦气的保护下，管式炉先按照2℃/min的速率升温，一直升温至750‑850℃，然后保温3小时，最后降温到室温，降温完全后即可得到产物；本发明专利技术制备过程简单，操作方便，可控性强，最终得到的碳基碳化钼的催化性能较好。

Carbon based molybdenum carbide composite material and preparation method thereof

The invention discloses a carbon-based molybdenum carbide composite material and a preparation method thereof. When the jujube and molybdate are used as raw materials, the surface of the jujube is washed and dried in an oven, then the molybdate and the jujube are mixed together in deionized water and stirred together, and then the jujube and the molybdate are mixed evenly by ultrasonic wave. After mixing uniformly, the reactor is put into the reactor, and then the reactor is put into the temperature of 200 C for 24 48 hours; after the reaction is finished, the impurities are filtered out, and the products are put into the refrigerator for freezing and then into the freeze-dryer for freezing and drying; after freeze-drying, the products are put into the tube furnace for high temperature annealing, and the treatment needs argon gas. Or under the protection of helium, the tubular furnace first rises temperature according to the rate of 2 / min, then keeps temperature for 3 hours, and finally lowers temperature to room temperature. The product can be obtained after cooling completely. The preparation process of the invention is simple, the operation is convenient, and the controllability is strong, and the catalytic performance of the final carbon-based molybdenum carbide is better.

【技术实现步骤摘要】
一种碳基碳化钼复合材料及其制备方法
本专利技术涉及催化材料领域，更具体的说是涉及一种碳基碳化钼复合材料及其制备方法。
技术介绍
在当今社会，能源危机和环境污染已日益严峻，威胁着人类的生存和发展。氢能是一种十分重要的能源，由于氢气的高能量密度以及环境友好的特点，它被认为是可持续的能源存储的理想能源载体和化石燃料的替代物。而目前，氢气的生产依赖于化石燃料行业，因此也面临许多难题，如氢气纯度低和成本较高；而利用电流使水分解产生氢气和氧气是非常有效的产氢方法，而且生产成本相对较低，制备的氢气纯度高。电解水产氢反应被认为是大规模工业产氢的一种高效的途径。其中贵金属展现了极其优异的催化活性，例如Pt/C是目前公认的性质最佳的电解水产氢催化剂，但是贵金属由于含量有限且花费巨大因而无法大规模推广，真正的应用于实际生活生产中。而碳化钼是一种被认为可用来替代Pt/C的高效催化剂，广泛应用于电解水产氢和加氢脱硫等领域，但传统的方法合成碳化钼需要复杂的工艺，价格依然昂贵。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种碳基碳化钼复合材料及制备方法，该复合材料以枣作为原料，成本低；同时该制备方法简单，且制备出的碳基碳化钼在电解水产氢中具有很好的催化效果。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种碳基碳化钼复合材料，包括下列重量份物质组成：红枣1-2份；钼酸盐1份。所述钼酸盐为钼酸铵、钼酸钠和磷钼酸中的任意一种。一种碳基碳化钼复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将红枣洗净烘干，然后去皮切块，切成方块；步骤二：将钼酸盐溶于去离子水中，再将步骤一中制得的红枣也放入去离子水中，搅拌均匀，然后放入超声中超声30min，形成混合悬浊液；步骤三：将步骤二中的混合悬浊液倒入反应釜中，然后将反应釜放入烘箱中反应，反应为24-48h，烘箱温度设置为200℃；步骤四：取出反应釜，将反应釜中的混合物用去离子水进行洗涤抽滤，然后将抽滤后的产物先放入冰箱冷冻，再放入冷冻干燥机内冷冻干燥；步骤五：将冷冻干燥后的产物放入管式炉内，在保护气体的保护下，进行高温退火处理，得到碳基碳化钼复合材料。步骤一中洗净烘干中烘干是指将洗净后的枣放入60℃的烘箱中烘干30min。步骤二中搅拌均匀是指在搅拌速度为1500r/min下，搅拌30min。步骤四中冷冻干燥是指在零下1-10℃条件下放置36h。步骤五中保护气体为氮气、氦气和氩气中的任意一种。所述步骤五中高温退火处理的具体方式为首先将管式炉内温度按照2℃/min的速率升温，一直升温至750-850℃，然后保温3h，接着在1h内降温至30℃。该碳基碳化钼复合材料用于在酸性条件下电解水制氢。本专利技术的有益效果：1.本专利技术将利用枣在水热过程中可以有效地吸附钼源即钼酸根离子，从而有利于使产物中碳化钼纳米粒均匀分布在碳微球中，避免了因高温发生的团聚现象，从而暴露更多的活性位点，提高电催化活性。2.红枣作为碳源，不仅来源方便、价格低廉，更重要的是在钼酸盐存在下，红枣水热碳化可以获得小尺寸、大比表面积的碳球，可更有效地合成碳化钼粒子，从而提升电催化性能。3.本专利技术制备过程简单，操作方便，可控性强，可用于大规模生产且用于工业电解水析氢。附图说明图1为实施例1的X射线衍射分析图；图2为实施例3的X射线衍射分析图；图3为实施例3的扫描电镜图；图4为实施例1、2、对比例1和对比例2的线性循环曲线图；图5为实施例1、2、对比例1和对比例2的塔菲尔斜率图；图6为实施例1、3和4的线性循环曲线图；图7为实施例1、3和4的塔菲尔斜率图；图8为实施例3和5的线性循环曲线图；图9为实施例3和5的塔菲尔斜率图；图10为实施例3、对比例3和对比例4的线性循环曲线图；图11为实施例3、对比例3和对比例4的塔菲尔斜率图。具体实施方式实施例1：将红枣2g洗净，放入60℃烘箱中烘干30min，去皮去核切成长宽高均为0.2厘米的立方体小块；将磷钼酸1g溶于100mL去离子水中，再加入红枣，在搅拌速度为1500r/min下，搅拌30min，然后在超声下超声30min，形成混合悬浊液；将混合悬浊液倒入反应釜中，放入烘箱中，反应24h，烘箱温度设置为200℃；取出反应釜，将反应釜中的混合物用去离子水进行洗涤抽滤，然后将抽滤后的产物先放入冰箱冷冻，再放入冷冻干燥机内冷冻干燥，冷冻干燥36h，冷冻干燥温度为零下1-10℃；将冷冻干燥后的产物放入管式炉内，在氩气的保护下，进行退火处理，按照2℃/min的速率升温，一直升温至800℃，然后保温3h，然后在1h内降温至30℃，得到碳基碳化钼复合材料。实施例2：将实施例1中的红枣的质量设置为1g，其他不变。实施例3：将实施例1中反应釜放入烘箱内，反应时间设置为36h，其他不变。实施例4：将实施例1中反应釜放入烘箱内，反应时间设置为48h，其他不变。实施例5：将实施例3中的磷钼酸设置成钼酸铵，其他不变。对比例1：将实施例1中的红枣的质量设置为4g，其他不变。对比例2：将实施例1中的红枣的质量设置为6g，其他不变。对比例3：将实施例3中的退火处理时，升温的最终温度设置为700℃，其他不变。对比例4：将实施例4中的退火处理时，升温的最终温度设置为900℃，其他不变。从图1和图2可知：实施例1和实施例5制得的试样在34.5°，38.0°，39.6°，52.3°，61.9°，69.8°，72.8°，75.0°和76.0°处清楚地显示出碳化钼的特征衍射峰，分别归属六方β-Mo2C的(JCPDS65-8766)的(100)，(002)，(101)，(102)，(110)，(103)，(200)，(112)和(201)晶面，表明了实施例1和实施例5制得的试样就是碳化钼。从图3可知，实施例5制得的试样分散性良好，不聚集，表面相对光滑。电催化测试：将2mg的试样样品和1mg的导电碳溶于500ul醇水混合液中，超声使其混合均匀，形成黑色悬浊液，移取10ul悬浊液于玻碳电极上，自然晾干后滴加5ul质量分数为0.5％的Nafion。在三电极体系(玻碳电极作为工作电极，饱和Ag/AgCl电极作为参比电极，铂丝电极作为对电极)中，以0.5MH2SO4溶液为电解质溶液测量催化剂的线性循环曲线图(LSV曲线图)，得到图4，图6，图8和图10，并且在电流密度为10mA/cm-2时，测得各试样的过电位。(过电位越小，说明其催化产氢性能越强。)其结果如下表所述试样过电位(mV)实施例1165实施例2178实施例3156实施例4175实施例5165对比例1188对比例2193对比例3365对比例4502由上表可知，其中实施例3制得的试样催化产氢性能最强，实施例3是在以红枣2g和磷钼酸1g为原料，反应时间36小时，退火处理时最终温度为800℃条件下制得的。通过LSV图得到各试样的塔菲尔斜率图，从而得到图5，图7，图9和图11；塔菲尔斜率图可以定量的分析催化剂的电催化析氢的动力学，通过图5、7、9和11，可以进一步确认实施例3制得的试样的催化产氢性能最强。本专利技术的一种碳基碳化钼复合材料，以红枣和钼酸盐为反应原料，红枣容易得到，价格便宜，大大降低了制得碳基碳化钼的成本，钼酸盐可以是钼酸铵、钼酸钠和磷钼酸中的任意一种，同时通过改变红枣与钼酸盐的添加比例，来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳基碳化钼复合材料，其特征在于：包括下列重量份物质组成：红枣 1‑2份；钼酸盐 1份。

【技术特征摘要】
1.一种碳基碳化钼复合材料，其特征在于：包括下列重量份物质组成：红枣1-2份；钼酸盐1份。2.根据权利要求1所述的一种碳基碳化钼复合材料，其特征在于：所述钼酸盐为钼酸铵、钼酸钠和磷钼酸中的任意一种。3.根据权利要求1或2所述的一种碳基碳化钼复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：按照设定的重量比配备原料，将红枣洗净烘干，然后去皮切块，切成方块；步骤二：将钼酸盐溶于去离子水中，再将步骤一中制得的红枣也放入去离子水中，搅拌均匀，然后放入超声中超声30min，形成混合悬浊液；步骤三：将步骤二中的混合悬浊液倒入反应釜中，然后将反应釜放入烘箱中反应，反应为24-48h，烘箱温度设置为200℃；步骤四：取出反应釜，将反应釜中的混合物用去离子水进行洗涤抽滤，然后将抽滤后的产物先放入冰箱冷冻，再放入冷冻干燥机内冷冻干燥；步骤五：将冷冻干燥后的产物放入管式炉内，在保护气体的保护下，进行高温退火处理，得到碳基碳化钼复合材料。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：陈锡安，王佳慧，魏会方，黄少铭，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33