一种过渡金属硫化物核壳纳米球析氢催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种过渡金属硫化物核壳纳米球析氢催化剂及其制备方法，该电化学析氢催化剂包括导电基底和通过脉冲激光沉积法在基底上生成的催化活性层；该制备方法利用高能脉冲激光束轰击实现靶材从固态—等离子态—固态的转变，从而可在不同基底上形成核壳型纳米球团聚而成的纳米多孔电化学析氢催化剂；通过调控靶基间距、基底转速、沉积温度等制备条件，可获得粒径可控的纳米球团聚型纳米多孔电化学析氢催化剂。通过引入核壳型纳米球使得过渡金属硫化物纳米片在金属单质纳米核上高度弯曲，从而暴露出更多的活性位点，此外还实现了催化活性层导电率与电化学活性反应面积的同步提升。

【技术实现步骤摘要】
一种过渡金属硫化物核壳纳米球析氢催化剂及其制备方法
本专利技术涉及催化剂
，特别涉及一种过渡金属硫化物核壳纳米球析氢催化剂及其制备方法。
技术介绍
过渡金属硫化物因其可调控的能带、近乎于零的氢吸附吉布斯自由能和低成本等特性而被视作最有可能替代铂/铱等贵金属作为电化学析氢催化剂的材料。作为过渡金属硫化物中的代表，尽管二硫化钼与二硫化钨有着相似的电子能带和结构特性，但对于电化学析氢催化反应，其二者是完全不同的催化体系。首先，二硫化钼在其无定型状态下催化性能最强，然而高度结晶的二硫化钨却表现出其最优的催化特性。与二硫化钼不同的是，二硫化钨在其2H相半导体态下并无很好的催化能力，但其在转变为1T相金属态后便展现出了过渡金属硫化物中最出色的催化表现。因此，进一步探究基于过渡金属硫化物的电化学析氢催化剂就成了推动电解水催化析氢产业进步的关键所在。现如今，以过渡金属硫化物为基础的电化学析氢催化剂面临着如下问题：一，催化活性层本身较弱的导电性以及其与基底较差的电接触性；二，原子基面上较为稀疏的活性位点；三，纳米片平铺堆叠式结构会造成离子嵌入的封闭本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过渡金属硫化物核壳纳米球析氢催化剂，其特征在于，所述催化剂为双层薄膜结构，包括导电基底和通过脉冲激光沉积法在导电基底上生成的催化活性层；所述催化活性层由一种或多种过渡金属硫化物纳米片在金属单质纳米核上弯曲形成核壳型纳米球团聚而成，通过团聚不同粒径的核壳型纳米球从而实现三维纳米多孔结构；所述催化活性层与导电基底的厚度比为(0.01～0.3)：1；在电化学析氢反应中，当电解液中的氢离子嵌入催化活性层中后会与催化活性层中的电子结合从而生成氢单质与水分子，该氢单质又会与未结合的氢离子以及剩余电子反应生成氢气和水分子，从而实现电解水析氢的目标。/n

【技术特征摘要】
1.一种过渡金属硫化物核壳纳米球析氢催化剂，其特征在于，所述催化剂为双层薄膜结构，包括导电基底和通过脉冲激光沉积法在导电基底上生成的催化活性层；所述催化活性层由一种或多种过渡金属硫化物纳米片在金属单质纳米核上弯曲形成核壳型纳米球团聚而成，通过团聚不同粒径的核壳型纳米球从而实现三维纳米多孔结构；所述催化活性层与导电基底的厚度比为(0.01～0.3)：1；在电化学析氢反应中，当电解液中的氢离子嵌入催化活性层中后会与催化活性层中的电子结合从而生成氢单质与水分子，该氢单质又会与未结合的氢离子以及剩余电子反应生成氢气和水分子，从而实现电解水析氢的目标。


2.根据权利要求1所述的过渡金属硫化物核壳纳米球析氢催化剂，其特征在于，所述的导电基底为玻碳基底、金属箔材或镀有导电镀层的聚合物薄膜。


3.根据权利要求1所述的过渡金属硫化物核壳纳米球析氢催化剂，其特征在于，所述的金属箔材为铝箔、银箔、金箔、铜箔或钨箔。


4.根据权利要求1所述的过渡金属硫化物核壳纳米球析氢催化剂，其特征在于，所述的一种或多种过渡金属硫化物纳米片在金属单质纳米核上以10-2nm-1级的高曲率进行弯曲形成核壳型纳米球团聚而成。


5.权利要求1至4任一项所述的过渡金属硫化物核壳纳米球析氢催化剂的制备方法，其特征在于，将纯度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀梁，申胜平，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61