【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电催化，具体涉及一种钼基催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、目前，电解水制氢催化剂的研究主要集中在贵金属催化剂、非贵金属催化剂和复合催化剂等方面。贵金属催化剂如铂、钯等具有良好的催化活性，但成本较高，限制了其在大规模应用中的普及。非贵金属催化剂如过渡金属化合物、碳基材料等具有较低的成本和较高的催化活性。复合催化剂则通过组合不同的材料，以提高催化效果和稳定性。
2、为了提高催化剂的催化活性，可以调控催化剂的结构、组成和表面性质。例如，通过纳米化技术可以增加催化剂的比表面积，提高氢气生成速率；优化催化剂的晶体结构和表面活性位点的分布也可以提高催化剂的活性。此外，催化剂在长时间运行过程中容易受到腐蚀和失活，为了提高催化剂的稳定性，需要合成新型材料、引入稳定性较高的载体和表面修饰等方法进行改进。然而，催化剂的成本是制约其商业化应用的重要因素之一。为了降低成本，目前的研究致力于开发低成本催化剂材料，如非贵金属催化剂和廉价的载体材料，提高催化剂的利用率和降低电解水制氢过程的能耗也是降低成本的关键。非贵金属催化剂虽然成本较低，但其催化活性和稳定性仍需要进一步提高，以满足实际应用的需求。
技术实现思路
1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于现有技术中非贵金属催化剂的催化活性和稳定性仍需进一步提高，如催化剂在大电流下活性差，长时间工作后性能衰减严重，以及非贵金属催化剂往往需要水热反应，反应条件较为苛刻，难以批量化制备等缺陷，从而提供了一种钼基催化剂及其制备方法和应用
2、为此，本专利技术提供了以下技术方案。
3、本专利技术第一方面提供了一种钼基催化剂的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)将钼源与第一溶剂混合，得到含钼溶液；将镍源与第二溶剂混合，得到含镍溶液；其中，第二溶剂包括有机溶剂和水；
5、(2)将含钼溶液和含镍溶液混合，得到混合液；将泡沫镍置于所述混合液中浸渍；所述浸渍的温度为70-100℃；
6、(3)焙烧。
7、所述有机溶剂为醇类溶剂；
8、优选地，所述有机溶剂为碳原子数不高于5的醇类溶剂；
9、优选地，所述有机溶剂为异丙醇、乙醇和乙二醇中的至少一种。
10、所述第二溶剂中有机溶剂的体积占比为16.6-91％。
11、所述第二溶剂包括体积比为(0.1-5):1的水和有机溶剂。
12、所述步骤(2)中，浸渍的时间为6-24h。
13、所述焙烧的气氛包括氢气和氩气中的至少一种；优选地，焙烧的气氛包括体积比为4-6:94-96的氢气和氩气；焙烧的气氛包括体积比为5:95的氢气和氩气。
14、优选地，所述焙烧的温度为350-600℃；
15、优选地，所述焙烧的时间为20min-2h。
16、所述钼源为钼酸铵、四水合钼酸铵、三氧化钼和钼粉中的至少一种；
17、优选地，所述第一溶剂为双氧水溶液；
18、优选地，所述双氧水溶液中双氧水的质量分数为5％-30％；
19、优选地，所述钼源和所述第一溶剂的质量比为(0.001-0.1):1。
20、所述镍源为氯化镍、硫酸镍和硝酸镍中的至少一种；
21、优选地，所述镍源和所述第二溶剂的质量比为(0.01-0.1):1；
22、优选地，所述镍源和所述钼源的质量比为(0.2-5):1。
23、本专利技术第二方面提供了一种上述制备方法制得的钼基催化剂。
24、进一步地，本专利技术第三方面提供了一种上述制备方法制得的钼基催化剂在电解水中的应用。
25、本专利技术技术方案，具有如下优点：
26、1.本专利技术提供的钼基催化剂的制备方法，该制备方法包括(1)将钼源与第一溶剂混合，得到含钼溶液；将镍源与第二溶剂混合，得到含镍溶液；其中，第二溶剂包括有机溶剂和水；(2)将含钼溶液和含镍溶液混合，得到混合液；将泡沫镍置于所述混合液中浸渍；所述浸渍的温度为70-100℃；(3)焙烧。该制备方法在制备催化剂时，无需采用水热反应等对反应条件要求苛刻的工序，解决了现有技术制备催化剂往往需要经过水热反应以及重复性差的技术问题；进一步地，本专利技术制备方法得到的催化剂在大电流下活性好，不会出现溶解和脱落致使性能下降的问题，以及长时间工作后性能不会出现衰减，稳定性好。
27、进一步地，本专利技术在70-100℃的条件下将泡沫镍浸渍在含钼溶液和含镍溶液形成的混合液中，避免了水热反应等苛刻工序；本专利技术制得的催化剂的尺寸可以为微米级，也可以为纳米级；在制备含镍溶液时采用有机溶剂，可以实现催化剂尺寸的调控，形貌专一，通过调整有机溶剂用量和种类，催化剂尺寸可以从微米尺寸的棒状结构转化为100纳米左右的针状结构，进一步促进活性的提升；将其应用于大电流时，能够促进气泡的逸出，避免催化剂因气泡碰撞发生脱落，具有更好的活性和稳定性。本专利技术制备方法可以在常压条件下进行，更加简单、重复性高，适合批量化制备。
28、2.本专利技术提供的钼基催化剂的制备方法，可得到结构紧凑、活性位点丰富的二氧化钼和镍钼合金组成的异质结结构自支持催化剂，该催化剂在电解水制氢反应中具有远优于商业铂碳(60wt.％)的催化活性，并且适用于大电流催化制氢，并且在大电流下具有优异的催化与结构稳定性。
29、通过控制有机溶剂的种类为异丙醇、乙醇、乙二醇中的至少一种，可以保证催化剂的尺寸、形貌可控，进一步提高催化剂活性和稳定性。
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1.一种钼基催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为醇类溶剂；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂中有机溶剂的体积占比为16.6-91％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂包括体积比为(0.1-5):1的水和有机溶剂。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，浸渍的时间为6-24h。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧的气氛包括氢气和氩气中的至少一种；
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述钼源为钼酸铵、四水合钼酸铵、三氧化钼和钼粉中的至少一种；
8.根据权利要求1-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述镍源为氯化镍、硫酸镍和硝酸镍中的至少一种；
9.权利要求1-8任一项所述制备方法制得的钼基催化剂。
10.权利要求1-8任一项所述制备方法制得的钼基催化剂在电
...【技术特征摘要】
1.一种钼基催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为醇类溶剂；
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂中有机溶剂的体积占比为16.6-91％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二溶剂包括体积比为(0.1-5):1的水和有机溶剂。
5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，浸渍的时间为6-24h。
...【专利技术属性】
技术研发人员：孙立成，林高鑫，李志恒，
申请(专利权)人：浙江省白马湖实验室有限公司，
类型：发明
国别省市：
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