一种氧化铝-MoS2/MoO2纳米片复合电极材料及其制备方法与应用技术

技术编号：40331277 阅读：11 留言：0更新日期：2024-02-09 14:23

本发明专利技术涉及一种氧化铝‑MoS<subgt;2</subgt;/MoO<subgt;2</subgt;纳米片复合电极材料及其制备方法与应用，属于电解水制氢催化剂与电极材料制备技术领域。所述氧化铝‑MoS<subgt;2</subgt;/MoO<subgt;2</subgt;纳米片复合电极材料包括：氧化铝基板，附着于氧化铝基板表面的导电涂层，以及通过脉冲电弧放电沉积于导电涂层表面的MoS<subgt;2</subgt;/MoO<subgt;2</subgt;纳米片析氢催化剂；导电涂层厚度为0.005～0.03cm，MoS<subgt;2</subgt;/MoO<subgt;2</subgt;纳米片析氢催化剂层厚度为10～50nm；以氧化铝‑MoS<subgt;2</subgt;/MoO<subgt;2</subgt;纳米片复合电极材料的总质量为100%计，氧化铝基板质量占比为91～94%，导电涂层质量占比为4～5%，MoS<subgt;2</subgt;纳米片质量占比为1～2%，MoO<subgt;2</subgt;纳米片质量占比为1～2%。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电解水制氢催化剂与电极材料制备，具体涉及一种氧化铝-mos2/moo2纳米片复合电极材料及其制备方法与应用。

技术介绍

1、目前，较为高效的制氢方法是电解水制氢，电解水制氢主要分为两个半反应，分别是阴极的析氢反应和阳极的析氧反应。电解水制氢中采用的催化剂主要是贵金属催化剂，但贵金属催化剂资源稀缺、成本高等特点导致其无法大规模应用。因此，开发高效且廉价的析氢催化剂具有重要意义。

2、目前，大多数电催化剂都是以粉体形式存在，但是粉体状催化剂在基体改性方面具有较大的局限性，因为要使粉体形式的电催化剂粘结在电极基体上，往往需要添加聚合物等粘结剂，这种方式难以避免会减少粉末纳米催化剂活性位点的暴露，导致成本较高的同时工作效率也比较低。

3、将具有催化性能的粉体直接负载在基体上可有效避免粘结剂的使用，从而可以大大促进粉末纳米催化剂活性位点的暴露，进而提高催化效率、降低成本。其中，氧化铝板材具有高强度、高硬度、环保、耐酸、耐碱、耐腐蚀、廉价易得等优点，可以作为良好的用于粉体催化剂负载的基底材料。将氧化铝板材作为基底材料可以避免粘结剂的使用，在保证粉体电催化剂的微观结构不被破坏的同时还可以加强电催化反应过程中的稳定性，使得氧化铝基电催化剂能够在大电流密度下工作，进而实现工业化氢气生产。

技术实现思路

1、针对以上技术问题，本专利技术的目的在于提供一种氧化铝-mos2/moo2纳米片复合电极材料及其制备方法与应用。

2、第一方面，本专利技术提供了一种

3、所述导电涂层的厚度为0.005～0.03cm，所述mos2/ moo2纳米片析氢催化剂层的厚度为10～50nm；

4、以所述氧化铝-mos2/moo2纳米片复合电极材料的总质量为100%计，氧化铝基板的质量占比为91～94%，导电涂层的质量占比为4～5%，mos2纳米片的质量占比为1～2%，moo2纳米片的质量占比为1～2%。

5、较佳地，所述导电涂层为金属镍；所述mos2/moo2纳米片析氢催化剂中，mos2纳米片的直径为10～50nm，moo2纳米片的直径为10～50 nm。

6、第二方面，本专利技术提供了一种上述氧化铝-mos2/moo2纳米片复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：

7、在预处理后的氧化铝基板表面涂覆导电涂层浆料并进行烧结，得到导电氧化铝基板；

8、将钼源、硫源与形貌调控剂组成的催化剂原料混合粉体在保护气氛下煅烧处理，得到mos2/moo2纳米片析氢催化剂；然后，将乙醇溶液与所述mos2/moo2纳米片析氢催化剂混合后加入沉积活性剂，得到mos2/moo2纳米片析氢催化剂沉积悬浮液；

9、将mos2/moo2纳米片析氢催化剂沉积悬浮液通过脉冲电弧放电工艺沉积在所述导电氧化铝基板上，得到所述氧化铝-mos2/moo2纳米片复合电极材料。

10、较佳地，所述导电涂层浆料为固含量80～95wt%的导电金属镍浆料。

11、较佳地，所述烧结的工艺参数为：烧结温度150～200℃，烧结时间15～50min，烧结气氛ar2。

12、较佳地，所述钼源为四水合钼酸胺，硫源为硫代乙酰胺，形貌调控剂为十六烷基三甲基溴化铵；控制所述催化剂原料混合粉体中，钼酸胺、硫代乙酰胺与十六烷基三甲基溴化铵的用量摩尔比为 (1.8～2.5) : (0.4～1.3): (0.4～1.3)。

13、较佳地，所述煅烧处理的温度为700～950℃，保温时间为2～6h，升温速率为3～15℃/min，煅烧气氛ar2气氛。

14、较佳地，所述沉积活性剂为纯度99.9 wt%的亚甲基双萘磺酸钠；

15、所述mos2/moo2纳米片析氢催化剂、乙醇、沉积活性剂的用量比为0.3～0.5 g：150～200 ml：0.3～0.5g。

16、较佳地，所述脉冲电弧放电工艺的参数包括：外加沉积电流1～3a，沉积电压360～420 v，沉积温度80～120℃，保温时间10～35 min。

17、第三方面，本专利技术提供了一种上述氧化铝-mos2/moo2纳米片复合电极材料在电解水制氢中的应用。

18、有益效果

19、本专利技术首先通过固相烧结法合成出具有优异催化性能的粉末前驱体电催化剂，再通过脉冲电弧放电沉积等方法将粉末前驱体沉积到氧化铝板表面构成复合电极材料，合成方法简易、原材料成本低廉且最终制备得到的氧化铝-mos2/moo2纳米片复合电极材料具有良好的电催化性能。

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【技术保护点】

1.一种氧化铝-MoS2/MoO2纳米片复合电极材料，其特征在于，所述氧化铝-MoS2/MoO2纳米片复合电极材料包括：氧化铝基板，附着于所述氧化铝基板表面的导电涂层，以及通过脉冲电弧放电沉积于所述导电涂层表面的MoS2/MoO2纳米片析氢催化剂；

2. 根据权利要求1所述的氧化铝-MoS2/MoO2纳米片复合电极材料，其特征在于，所述导电涂层为金属镍；所述MoS2/MoO2纳米片析氢催化剂中，MoS2纳米片的直径为10～50nm，MoO2纳米片的直径为10～50 nm。

3.一种权利要求1所述的氧化铝-MoS2/MoO2纳米片复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述导电涂层浆料为固含量80～95wt%的导电金属镍浆料。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的工艺参数为：烧结温度150～200℃，烧结时间15～50min，烧结气氛Ar2。

6. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述钼源为四水合钼酸胺，硫源为硫代乙酰胺，形貌调控剂为十

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧处理的温度为700～950℃，保温时间为2～6h，升温速率为3～15℃/min，煅烧气氛Ar2气氛。

8. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述沉积活性剂为纯度99.9 wt%的亚甲基双萘磺酸钠；

9. 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述脉冲电弧放电工艺的参数包括：外加沉积电流1～3A，沉积电压360～420 V，沉积温度80～120℃，保温时间10～35 min。

10.一种权利要求1所述的氧化铝-MoS2/MoO2纳米片复合电极材料在电解水制氢中的应用。

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【技术特征摘要】

1.一种氧化铝-mos2/moo2纳米片复合电极材料，其特征在于，所述氧化铝-mos2/moo2纳米片复合电极材料包括：氧化铝基板，附着于所述氧化铝基板表面的导电涂层，以及通过脉冲电弧放电沉积于所述导电涂层表面的mos2/moo2纳米片析氢催化剂；

2. 根据权利要求1所述的氧化铝-mos2/moo2纳米片复合电极材料，其特征在于，所述导电涂层为金属镍；所述mos2/moo2纳米片析氢催化剂中，mos2纳米片的直径为10～50nm，moo2纳米片的直径为10～50 nm。

3.一种权利要求1所述的氧化铝-mos2/moo2纳米片复合电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述导电涂层浆料为固含量80～95wt%的导电金属镍浆料。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述烧结的工艺参数为：烧结温度150～200℃，烧结时间15～50min，烧结气氛ar2。...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵存河，曹丽云，刘一军，黄剑锋，孔硌，李锦涵，
申请(专利权)人：蒙娜丽莎集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

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