[发明专利]一种石墨烯缠绕碳化钼/碳微球电催化剂及其制备方法以及在酸性条件下电解水制氢中应用

说明书

本发明属于催化材料领域，涉及一种石墨烯缠绕碳化钼/碳微球电催化剂及其制备方法以及在酸性条件下电解水制氢中应用，包括以下步骤：步骤一：将钼酸盐和氧化石墨烯溶于水中，将壳聚糖溶于乙酸和水的混合溶剂中，然后将两种溶液混合，一定速度下搅拌；步骤二：将步骤一混合溶液通过喷雾干燥，然后收集固体粉末，在惰性气体氛围下高温退火处理，得到石墨烯缠绕碳化钼/碳微球电催化剂。本发明所制备的石墨烯缠绕碳化钼/碳微球尺寸均匀，碳化钼纳米粒子分散均匀，且其制备过程简单，操作方便，可控性强，在电解水析氢的中表现出优异的电化学性能。

技术领域

本发明属于催化材料领域，涉及一种石墨烯缠绕碳化钼/碳微球电催化剂及其制备方法以及在酸性条件下电解水制氢中应用。

背景技术

随着现代社会的快速发展，全球环境污染严重，能源消耗迅速，资源匮乏，迫切需要一种清洁可再生能源。因此，有效的清洁和可持续的氢能源技术的发展已经吸引了越来越多的关注，在过去的几年里，氢被誉为一个有前途的能源，用来减少我们对化石燃料的依赖，减少温室气体和其他有毒气体的排放，造福环境。在过去几年中，越来越多的注意力集中在通过可持续的电化学过程生产氢气，为了实现高能量的水分解，用催化剂来减少析氢反应（HER）的驱动能量是非常必要的。

Pt/C是目前市场上产氢性能最好，最稳定的一种催化剂。但是由于其资源较少，成本较高，不能大规模的应用。越来越多的研究集中在追求与Pt具有类似的活跃性和稳定性的低成本替代品。在过去十年中，过渡金属硫化物、 氮化物、磷化物、碳化物已经作为有前途的电催化剂被报道，特别是过渡金属碳化物，例如, 碳化钼(J. Mater. Chem. A, 2017,5,4879)具有显著的催化活性，归因于其独特的类似于贵金属的电学和催化性能(通过诱导碳到金属晶格)。但是，在经过高温处理后碳化物会出现聚合现象，使得尺寸变大，比表面积减小；CN106925312公开了一种碳化钼掺杂线性聚合物修饰石墨烯复合材料及其制备方法，将碳化钼纳米粒子均匀分散在聚合物和石墨烯中，但其制备方法比较复杂，不利于实际应用。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种石墨烯缠绕碳化钼/碳微球电催化剂及其制备方法以及在酸性条件下电解水制氢中应用。

本发明所采取的技术方案如下：一种石墨烯缠绕碳化钼/碳微球电催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：将钼酸盐和氧化石墨烯溶于水中，将壳聚糖溶于乙酸和水的混合溶剂中，然后将两种溶液混合，一定速度下搅拌；

步骤二：将步骤一混合溶液通过喷雾干燥，然后收集固体粉末，在惰性气体氛围下高温退火处理，得到石墨烯缠绕碳化钼/碳微球电催化剂。

步骤一中，所述壳聚糖与钼酸盐的质量比为0.5：1~2:1。

步骤一中，所述钼酸盐与氧化石墨烯的质量比为1：10-5：10。

步骤一中，钼酸盐可以为钼酸铵、钼酸钠、钼酸钾中的一种或多种。

步骤一中，壳聚糖与乙酸的质量体积比为1:1-1:4 g/ml。

步骤一中，两种溶液混合搅拌速度为500-1600 r/min。

喷雾干燥时设置温度为100~130℃，进样速度为4~6mL/min。

退火处理中，退火温度为600℃~ 900℃，升温速率1~5℃/min，保温2~5h。

一种由上述制备方法得到的石墨烯缠绕碳化钼/碳微球电催化剂

上述的石墨烯缠绕碳化钼/碳微球电催化剂在酸性条件下电解水制氢中应用。

本发明的有益效果如下：