[发明专利]一种具有纳米多层膜结构的二硫化钼电催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有纳米多层膜结构的二硫化钼电催化剂及其制备方法，所述方法包括1）将聚二烯丙基二甲基氯化铵溶解于水中制成溶液a；2）将多金属氧酸盐溶解于水中制成溶液b；3）将单层二硫化钼溶于N~甲基吡咯烷酮中制成稳定的溶液c；4）按照a、b、a、c的顺序依次将导电衬底浸泡在相应溶液中，每从一种溶液中取出导电衬底后都用去离子水洗干净，然后用氮气吹干，得到具有多层膜的导电衬底；5）将步骤4）中制备好的具有多层膜的导电衬底在氮气保护下退火处理，即得具有纳米多层膜结构的二硫化钼电催化剂。本发明采用拉膜法制备出的催化剂具有新型的纳米多层膜结构，很好地克服了二硫化钼层与层之间的导电率低限制其电催化效率的问题。

技术领域

本发明属于新能源领域，具体涉及一种具有纳米多层膜结构的二硫化钼电催化剂及其制备方法。

背景技术

单层二硫化钼以优异的润滑性能和催化性而广泛应用于场效应晶体管、传感器、电池电极以及光学等领域中，在人们发现单层二硫化钼之前，领域一直使用的是单层石墨烯，尽管如此，但由于石墨烯没有带隙，导致石墨烯的应用受到了限制，随着单层二硫化钼的发现和制备，很好地克服了上述问题，因为单层二硫化钼的带隙达到了1.8eV，能够很好地弥补单层石墨烯零带隙的不足。

氢能是未来最有前景的清洁能源之一，单层二硫化钼作为一种催化剂，可以用于分解水分子得到氢气，然而，电催化裂解水的电催化剂需同时具备导电率高及催化活性点多的优势，研究表明：单层的二硫化钼具有较丰富的边缘，从而有较多的活性点，然而层与层之间的导电率低又限制了其电催化效率的进一步提高，为了提高导电率，可以采用将二硫化钼与金属颗粒、石墨烯等高导电的材料进行复合，然而这种混合的结构不利于研究纳米级别的结构与性能的关系。

综上，现有的单层二硫化钼在作为催化剂使用的过程中仍然存在诸多问题，需要继续研究、探索、改进，为此，亟需一种可以克服上述问题的增强单层二硫化钼电催化性能的催化剂及其制备方法。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明旨在提供一种具有纳米多层膜结构的二硫化钼电催化剂及其制备方法，与现有技术相比，本发明的制作成本降低、制备方法简单，得到的催化剂的电催化效率高；且本发明的制备方法对反应条件要求低，更适用于工业化生产。

本发明的目的之一是提供一种具有纳米多层膜结构的二硫化钼电催化剂。

本发明的目的之二是提供一种具有纳米多层膜结构的二硫化钼电催化剂的制备方法。

本发明的目的之三是提供上述具有纳米多层膜结构的二硫化钼电催化剂及其制备方法的应用。

为实现上述发明目的，具体的，本发明公开了以下技术方案：

首先，本发明公开了一种具有纳米多层膜结构的二硫化钼电催化剂，所述催化剂为：在导电衬底上自下而上依次覆盖有聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)、金属氧酸盐、聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)、单层二硫化钼的循环多层膜。

其次，本发明公开了一种具有纳米多层膜结构的二硫化钼电催化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：

1)将聚二烯丙基二甲基氯化铵溶解于水中制成溶液a。

2)将多金属氧酸盐溶解于水中制成溶液b。

3)将单层二硫化钼溶于N～甲基吡咯烷酮(NMP)中制成稳定的溶液c。

4)按照a、b、a、c的顺序依次将导电衬底浸泡在相应溶液中，每从一种溶液中取出导电衬底后都用去离子水洗干净，然后用氮气吹干，得到具有多层膜的导电衬底。

5)将步骤4)中制备好的具有多层膜的导电衬底在氮气保护下退火处理，即得具有纳米多层膜结构的二硫化钼电催化剂。