多孔碳载金属钼化合物的制备及析氢应用制造技术

本发明专利技术涉及多孔碳载金属钼化合物的制备及析氢应用，其包括如下步骤：步骤一：将三苯甲酸、2

【技术实现步骤摘要】
多孔碳载金属钼化合物的制备及析氢应用


[0001]本专利技术涉及一种多孔碳载金属钼化合物的制备及析氢应用，属于钼化合物领域。

技术介绍

[0002]金属钼具有优异的性能，可应用于化工、钢铁、生物、电子、医药、和农业等领域。随着工业化水平的发展，钼的应用领域不断扩大。其中钼系催化剂已在石油、医药等工业领域广泛应用，如石油加氢脱硫、催化重整以及丙烯腈的合成等。
[0003]水电解制氢由于其高效和环保操作而备受关注，然而在碱性条件下，水电解技术最严重的问题之一是相对缓慢的析氢反应(HER)，即使以Pt做为催化剂也是如此。因此，开发具有优异活性，高稳定性和低价格的碱性HER催化剂来代替昂贵的商用Pt/C是氢能
最紧迫的任务之一。催化剂中碳化钼(Mo2C)由于其具有类似铂的电子构型，良好的电子电导率和优异的对水离解的催化活性从而在碱性条件下表现出与Pt催化剂相似的HER活性。为了进一步提高基于Mo2C催化剂的HER活性，现有技术公开了碳化钼纳米棒中掺杂磷来优化Mo2C的氢吸附能，以实现89mV的过电位。然而Mo2C的合成通常需要高温碳化过程，导致Mo2C基催化剂的比表面积很小，由于暴露的活性位点相对较少，限制了Mo2C基催化剂的HER活性。
[0004]基于现有技术存在的缺陷，有必要对现有的碳化钼基催化剂进行改进。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种多孔碳载金属钼化合物的制备方法，并同时提供其应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：技术主题一多孔碳载金属钼化合物的制备方法，其包括如下步骤：步骤一：预处理将三苯甲酸、 2
‑
氨基苯甲酸、 氯化铵、 钼盐与聚乙烯吡咯烷酮进行球磨混合，空气中300
‑
500℃烧结3
‑
5h，制备得到碳载钼化合物；步骤二：炭化处理将碳载钼化合物转入氮气氛围炉中，700
‑
900℃炭化，即制得多孔碳载碳化钼；或，将碳载钼化合物与次磷酸铵化合物混合后在氮气氛围炉中，600
‑
800℃炭化，即制得多孔碳载磷化钼；或，将碳载钼化合物与硫代乙酰胺混合后在氮气氛围炉中，600
‑
800℃炭化，即制得多孔碳载二硫化钼。
[0007]作为本专利技术的一些优选实施方案，所述钼盐选自钼酸铵、钼酸钠、钼酸钾、五氯化钼、碳酸钼中的至少一种。
[0008]作为本专利技术的一些优选实施方案，所述三苯甲酸、 2
‑
氨基苯甲酸、 氯化铵和钼盐
的物质的量比为（1
‑
3）：（0.2
‑
1）：（1
‑
5）：（0.1
‑
1.5）。
[0009]作为本专利技术的一些优选实施方案，所述步骤一中聚乙烯吡咯烷酮的用量是钼盐的5
‑
20 wt%。
[0010]作为本专利技术的一些优选实施方案，所述步骤二中次磷酸铵化合物的用量是碳载钼化合物的50
‑
200 wt%。
[0011]作为本专利技术的一些优选实施方案，所述步骤二中硫代乙酰胺的用量是碳载钼化合物的10
‑
100 wt%。
[0012]作为本专利技术的一些优选实施方案，所述步骤一升温速率3
‑
10 ℃ / min。
[0013]作为本专利技术的一些优选实施方案，具体包括如下步骤：步骤一：预处理将物质的量比为1：1：5：0.1的三苯甲酸、 2
‑
氨基苯甲酸、 氯化铵、 钼盐与聚乙烯吡咯烷酮进行球磨混合，空气中500℃烧结5h，制备得到碳载钼化合物，其中聚乙烯吡咯烷酮的用量是钼盐的10 wt%；步骤二：炭化处理将碳载钼化合物转入氮气氛围炉中，800℃炭化，即制得多孔碳载碳化钼；或，将碳载钼化合物与次磷酸铵化合物混合后在氮气氛围炉中，800℃炭化，即制得多孔碳载磷化钼，其中次磷酸铵化合物的用量是碳载钼化合物的100 wt%；或，将碳载钼化合物与硫代乙酰胺混合后在氮气氛围炉中，800℃炭化，即制得多孔碳载二硫化钼，其中硫代乙酰胺的用量是碳载钼化合物的50 wt%。
[0014]技术主题二本专利技术另一方面提供了一种上述技术主题一的方法得到的多孔碳载金属钼化合物。
[0015]技术主题三本专利技术又一方面提供了一种上述技术主题二的多孔碳载金属钼化合物在电催化析氢方向的应用。
[0016]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术所提供的多孔碳载金属钼化合物的制备方法步骤简单，制备工艺中原料价格低廉，适用于所有金属钼化合物的制备，采用本专利技术制备方法制备的多孔碳载碳化钼、多孔碳载磷化钼和多孔碳载二硫化钼在碱性电解液1.0M KOH 中表现出较好的析氢性能，过电位最低仅为75 mV 。
[0017]本专利技术制备工艺中空气烧结的作用是引发材料初步聚合，同时空气中的氧气具有氧化作用能够刻蚀材料形成缺陷利于钼化合物负载；氮气中高温炭化利于多孔材料的形成，同时形成碳化钼，提高材料导电性，利于电子传递。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0019]图1 为实施例1所制备的多孔碳载碳化钼的TEM图；图2 为实施例2所制备的多孔碳载磷化钼的TEM图；图3 为实施例3所制备的多孔碳载二硫化钼的TEM图；图4为实施例1的缺陷信号图；图5为实施例2的缺陷信号图；图6为实施例3的缺陷信号图；图7为本专利技术实施例1、对比例1、对比例2、对比例3制得的多孔碳载碳化钼的催化产氢性能对比图，其中a.对比例1；b.对比例2；c.对比例3；d.实施例1；图8为本专利技术实施例2、对比例4、对比例5、对比例6制得的多孔碳载磷化钼的催化产氢性能对比图，其中a.对比例4；b.对比例5；c. 对比例6；d.实施例2；图9为本专利技术实施例3、对比例7、对比例8、对比例9制得的多孔碳载二硫化钼的催化产氢性能对比图，其中a.对比例7；b.对比例8；c. 对比例9；d.实施例3。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对专利技术进行清楚、完整的描述。
[0021]实施例1多孔碳载碳化钼的制备方法，其包括如下步骤：步骤一：预处理将物质的量比为1：1：5：0.1的三苯甲酸、2
‑
氨基苯甲酸、氯化铵、 钼盐与聚乙烯吡咯烷酮进行球磨混合，空气中500℃烧结5h，制备得到碳载钼化合物，其中聚乙烯吡咯烷酮的用量是钼盐的10 wt%,步骤一升温速率8 ℃ / min；步骤二：炭化处理将碳载钼化合物转入氮气氛围炉中，800℃炭化，即制得多孔碳载碳化钼。
[0022]实施例2多孔碳载磷化钼的制备方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多孔碳载金属钼化合物的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：步骤一：预处理将三苯甲酸、 2
‑
氨基苯甲酸、 氯化铵、 钼盐与聚乙烯吡咯烷酮进行球磨混合，空气中300
‑
500℃烧结3
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5h，制备得到碳载钼化合物；步骤二：炭化处理将碳载钼化合物转入氮气氛围炉中，700
‑
900℃炭化，即制得多孔碳载碳化钼；或，将碳载钼化合物与次磷酸铵化合物混合后在氮气氛围炉中，600
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800℃炭化，即制得多孔碳载磷化钼；或，将碳载钼化合物与硫代乙酰胺混合后在氮气氛围炉中，600
‑
800℃炭化，即制得多孔碳载二硫化钼。2.根据权利要求1所述的多孔碳载金属钼化合物的制备方法，其特征在于，所述钼盐选自钼酸铵、钼酸钠、钼酸钾、五氯化钼、碳酸钼中的至少一种。3.根据权利要求1所述的多孔碳载金属钼化合物的制备方法，其特征在于，所述三苯甲酸、 2
‑
氨基苯甲酸、 氯化铵和钼盐的物质的量比为（1
‑
3）：（0.2
‑
1）：（1
‑
5）：（0.1
‑
1.5）。4.根据权利要求1所述的多孔碳载金属钼化合物的制备方法，其特征在于，所述步骤一中聚乙烯吡咯烷酮的用量是钼盐的5
‑
20 wt%。5.根据权利要求1所述的多孔碳载...

【专利技术属性】
技术研发人员：许跃龙，任斌，翟作昭，王莎莎，张利辉，刘振法，
申请(专利权)人：河北省科学院能源研究所，
类型：发明
国别省市：