共生孪晶Ni制造技术

本发明专利技术公开了一种暴露(00L)晶面的共生孪晶Ni

【技术实现步骤摘要】
共生孪晶Ni2Mo6S6O2/MoS2二维纳米片的合成方法
：本专利技术涉及催化领域，具体涉及一种暴露(00L)晶面的共生孪晶Ni2Mo6S6O2/MoS2二维纳米片的合成方法。
技术介绍
：在新一代能源特别是在氢能汽车逐步取代汽油车的时代背景下，氢能及高产氢质量(也即是氢气纯度)的需求是日益倍增。因此，作为上游产业的制氢行业其产氢技术对于氢能行业的发展起着至关重要的作用。电解水制氢技术作为一种新型的制氢技术被发现其在新生代氢能行业具有独特的优势。尽管如此，传统的商业Pt/C催化剂由于其昂贵的成本极大阻碍了电解水工艺的普及与工业应用。鉴此，寻找一种廉价、高效的阴极电解水催化剂是进一步提高电解水效率、降低电解水成本的关键。在众多替代的廉价催化剂中，硫化钼由于其突出的电解水析氢性能(HER)而备受关注。但是，硫化钼的HER性能，特别是在高电流状态下的性能，仍然未达到期望值。具体来说，这是由于单核活性位点模式(即Mo活性位点)的硫化钼不能同时满足对*H和*OH这两种中间产物的有效吸附，最终造成反应过程需要克服较大的能垒，导致H2O分解速率较慢。因此，在催化材料中引入具有最佳*OH吸附能力的第二活性位点，可以很好地降低H2O分解过程中的能垒，从而促进电解水的催化反应。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种暴露(00L)晶面的共生孪晶Ni2Mo6S6O2/MoS2二维纳米片的合成方法，采用离子插入法限制Ni离子位于Mo基化合物的晶格矩阵中，形成Ni-Mo键合的前驱体，通过精确调控硫气氛浓度，形成双核金属硫化物Ni2Mo6S6O2，同时利用限域生长单晶方法精确调控Ni2Mo6S6O2的生长方向，使Ni2Mo6S6O2以单晶MoS2为生长模板，沿单晶MoS2的(110)晶面与单晶MoS2交替生长，形成Ni2Mo6S6O2与MoS2双晶共生的孪晶Ni2Mo6S6O2/MoS2二维纳米片。本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：一种暴露(00L)晶面的共生孪晶Ni2Mo6S6O2/MoS2二维纳米片的合成方法，采用离子插入法限制Ni离子位于Mo基化合物的晶格矩阵中，形成Ni-Mo键合的前驱体，通过精确调控硫气氛浓度，形成双核金属硫化物Ni2Mo6S6O2，同时利用限域生长单晶方法精确调控Ni2Mo6S6O2的生长方向，使Ni2Mo6S6O2以单晶MoS2为生长模板，沿单晶MoS2的(110)晶面与单晶MoS2交替生长，形成Ni2Mo6S6O2与MoS2双晶共生的孪晶Ni2Mo6S6O2/MoS2二维纳米片。具体包括以下步骤：1)将钼源与镍源溶解于H2O2水溶液中，恒温加热至钼源和镍源完全溶解，得到溶液A；钼源与镍源的Mo：Ni摩尔比为1:1～1:2，H2O2水溶液的质量百分比为1～10wt.％，加热温度为60～90℃；2)将可溶性盐置于纯水中并加热搅拌，待溶液上方出现结晶后停止加热搅拌并于冰水中进行冷却，得到含有大量未溶解可溶性盐固体的饱和溶液B；所述可溶性盐包括氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾；3)将溶液A、溶液B以及步骤2)所有未溶解可溶性盐固体混合搅拌得到混合物C，未溶解可溶性盐固体能极大地加强限域作用，极大地限制产物沿单一方向生长，使其最终生长成为单晶二维纳米片；4)将混合物C放置在液氮中冷冻后再置于真空冷冻干燥机中进行真空冷冻干燥12-48小时，得到干燥固体，将所得干燥固体置于瓷舟A中，瓷舟A置于管式炉中央，并在该瓷舟的上风口位置放另一含硫源的瓷舟B，要得到目标产物，必须精确调整瓷舟A与瓷舟B的距离为3-4cm，使得在A瓷舟上方的硫源浓度适中，防止硫源浓度过大从而破坏Ni-Mo结构而形成单独的NiS2和MoS2；5)往管式炉中通入惰性气体，调控惰性气体流速为10～25mL/min，程序升温至目标温度进行恒温煅烧；升温速度为1～10℃/min，目标温度为300～500℃，恒温煅烧时间为1～10小时；6)硫化完成后取出瓷舟A，将瓷舟A中的样品用纯水和乙醇清洗后于室温中干燥，所得产物为共生孪晶Ni2Mo6S6O2/MoS2二维纳米片。所述钼源包括钼粉、三氧化钼、二氧化钼、钼酸氨、乙酰丙酮钼，所述镍源包括硝酸镍、乙酰丙酮镍、氯化镍。步骤2)可溶性盐的质量为10～50g，纯水体积为5～30mL，加热温度为50～100℃。步骤3)移取溶液A的体积为0.05～0.2mL，移取溶液B的体积为0.5～2mL。步骤4)硫源包括硫脲、单质硫，硫源的质量为10～40g。步骤5)所述惰性气体包括氮气、氩气。本专利技术还保护上述合成方法得到的暴露(00L)晶面的共生孪晶二维纳米片在电催化水分解析氢反应的应用。本专利技术的有益效果如下:1)本专利技术创新性的采用限域作用精确限制Ni离子位于Mo基离子的晶格矩阵中，形成Ni-Mo键合的前驱体，精确调控硫气氛浓度，从而利用Ni元素在Mo基化合物晶格矩阵中的重构作用形成双核金属硫化物Ni2Mo6S6O2。此外，利用限域生长单晶方法，精确调控Ni2Mo6S6O2的生长方向，以MoS2为生长模板使Ni2Mo6S6O2沿MoS2的(110)晶面与MoS2交替生长，形成Ni2Mo6S6O2与MoS2共生的暴露(00L)晶面的孪晶Ni2Mo6S6O2/MoS2二维纳米片。2)本专利技术所制备的暴露(00L)晶面的共生孪晶Ni2Mo6S6O2/MoS2二维纳米片可以作为高效催化剂直接应用于电催化水分解析氢反应。附图说明：图1是Ni2Mo6S6O2/MoS2的扫描电镜形貌图。图2是Ni2Mo6S6O2/MoS2的原子力显微镜形貌图。图3是Ni2Mo6S6O2/MoS2的X射线衍射测试快扫(扫描速度为10°/min)谱图。图4是Ni2Mo6S6O2/MoS2的X射线衍射测试快扫(扫描速度为0.1°/min)谱图。图5是Ni2Mo6S6O2/MoS2的选区电子衍射谱图。图6是Ni2Mo6S6O2/MoS2、NiS2与MoS2的线性扫描曲线图。图7是Ni2Mo6S6O2/MoS2与Pt/C(20％)的线性扫描曲线图。图8是Ni2Mo6S6O2/MoS2与Pt/C(20％)的多阶跃恒电流曲线图。具体实施方式：以下是对本专利技术的进一步说明，而不是对本专利技术的限制。实施例1：一种暴露(00L)晶面的共生孪晶Ni2Mo6S6O2/MoS2二维纳米片的合成方法包括如下步骤：1)将钼源与镍源以Mo：Ni摩尔比为1：1.5溶解于质量比为5％wt.的H2O2水溶液中，60℃恒温加热至钼源和镍源完全溶解，得到溶液A；2)将20g可溶性盐置于15mL纯水中并加热至60℃且进行持续搅拌，待溶液上方出现结晶后停止加热搅拌并于冰水中进行冷却，得到含有大量未溶解可溶性盐固体的饱和溶液B；3)将0.1mL溶液A、1mL溶液B以及步骤2)所有未溶解可溶性盐固体混合搅拌得到混合物C；4)将混合物C放置在液氮中冷冻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种暴露(00L)晶面的共生孪晶Ni

【技术特征摘要】
1.一种暴露(00L)晶面的共生孪晶Ni2Mo6S6O2/MoS2二维纳米片的合成方法，其特征在于，采用离子插入法限制Ni离子位于Mo基化合物的晶格矩阵中，形成Ni-Mo键合的前驱体，通过精确调控硫气氛浓度，形成双核金属硫化物Ni2Mo6S6O2，同时利用限域生长单晶方法精确调控Ni2Mo6S6O2的生长方向，使Ni2Mo6S6O2以单晶MoS2为生长模板，沿单晶MoS2的(110)晶面与单晶MoS2交替生长，形成Ni2Mo6S6O2与MoS2双晶共生的孪晶Ni2Mo6S6O2/MoS2二维纳米片。


2.根据权利要求1所述的共生孪晶Ni2Mo6S6O2/MoS2二维纳米片的合成方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1)将钼源与镍源溶解于H2O2水溶液中，恒温加热至钼源和镍源完全溶解，得到溶液A；钼源与镍源的Mo：Ni摩尔比为1:1～1:2，H2O2水溶液的质量百分比为1～10wt.％，加热温度为60～90℃；
2)将可溶性盐置于纯水中并加热搅拌，待溶液上方出现结晶后停止加热搅拌并于冰水中进行冷却，得到含有大量未溶解可溶性盐固体的饱和溶液B；所述可溶性盐包括氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾；
3)将溶液A、溶液B以及步骤2)所有未溶解可溶性盐固体混合搅拌得到混合物C；
4)将混合物C放置在液氮中冷冻后再置于真空冷冻干燥机中进行真空冷冻干燥12-48小时，得到干燥固体，将所得干燥固体置于瓷舟A中，瓷舟A置于管式炉中央，并在该瓷舟的上风口位置放另一含硫源的瓷舟B，精确调整瓷舟A与瓷舟B的距离为3-4cm；
5)往管式炉中通入惰性气体，调控惰性气体流速为...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪福宪，成晖，卫莉玲，刘琼，
申请(专利权)人：广东省科学院测试分析研究所中国广州分析测试中心，
类型：发明
国别省市：广东;44