[发明专利]一种钼酸锰纳米片材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种钼酸锰纳米片材料及其制备方法与应用，该钼酸锰纳米片材料的制备方法包括：将钼酸钠和氯化锰在水中混合在一起，使混合后溶液中钼酸钠浓度为0.5～1.5毫摩尔/升、氯化锰浓度为0.5～1.5毫摩尔/升，从而制得前驱体混合溶液；将基底置于所述前驱体混合溶液中，并将基底与前驱体混合溶液一起转移到高压釜中，然后在160～180℃下反应360～480分钟，再进行清洗和干燥，从而在所述基底上制得MnMoO₄纳米片。该钼酸锰纳米片材料直接作为电化学分解水的工作电极。本发明不仅在各种pH值的电解液环境中均具有良好的电解水催化活性，而且快速高效、成本低廉、制备简单、对环保无污染，适合大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及过渡金属钼酸盐纳米材料领域，尤其涉及一种钼酸锰纳米片材料及其制备方法与应用。

背景技术

随着能源危机和环境问题的日益严峻，人类的生存和发展受到严重威胁，因此发展一种高效清洁的可再生能源成为当务之急。但由于风能、核能、太阳能等可再生能源的储存和运输非常不容易，因此需要一种高效清洁的能源载体作为可再生能源和用户之间的桥梁。氢能具有无污染、效率高和可简单制备等特点，被认为是未来最理想、最有潜力的能源载体。当前工业上制备氢气的途径主要有：甲烷水蒸气重整、煤的气化和电解水。前两种是制备氢气的主要方法，依赖于化石燃料。电解水制氢是一种可持续的方法，因其原料为地球上储量丰富且可回收的水。电解水制氢催化剂是电解水制氢系统中最关键的环节之一，一直是人们研究的重点对象。

目前，电解水制氢催化剂主要有贵金属催化剂和非贵金属催化剂。贵金属催化剂主要以铂、钌等贵金属为原料，但由于这类贵金属在地球上含量较少、价格昂贵，因此限制了贵金属催化剂的大规模应用。非贵金属催化剂主要包括过渡金属磷化物、过渡金属碳化物、过渡金属硫化物、过渡金属氧化物等，这些非贵金属催化剂原料丰富、成本低廉，并且催化活性近几年也得到了较大提高，但现有技术中电解水制氢的非贵金属催化剂只能适用于pH值较窄的电解液环境中，要么只能适用于碱性电解液环境中，要么只能适用于酸性电解液环境中，要么只能适用于中性电解液环境中，一旦更换到不适用的电解液环境中则无法发挥电解水催化活性。

发明内容

为了解决现有技术中电解水制氢的非贵金属催化剂只能适用于pH值较窄的电解液环境中这一技术问题，本发明提供了一种钼酸锰纳米片材料及其制备方法与应用，不仅在各种pH值的电解液环境中均具有良好的电解水催化活性，而且快速高效、成本低廉、制备工艺简单、对环保无污染，适合大规模工业化生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种钼酸锰纳米片材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤A、将钼酸钠和氯化锰在水中混合在一起，使混合后溶液中钼酸钠浓度为0.5～1.5毫摩尔/升、氯化锰浓度为0.5～1.5毫摩尔/升，从而制得前驱体混合溶液；

步骤B、将基底置于所述前驱体混合溶液中，并将所述基底与前驱体混合溶液一起转移到高压釜中，然后在160～180℃下反应360～480分钟，再进行清洗和干燥，从而在所述基底上制得MnMoO₄纳米片。

优选地，所述的基底采用泡沫镍、碳纤维布或钛箔。

优选地，所述的进行清洗和干燥包括：依次采用去离子水和乙醇对所述基底和基底上生长的MnMoO₄纳米片进行超声清洗，以去除表面上附着的残余物质，然后对清洗后的所述基底和基底上生长的MnMoO₄纳米片进行干燥。

一种钼酸锰纳米片材料，采用上述的钼酸锰纳米片材料的制备方法制备而成。

优选地，钼酸锰纳米片均匀生长在基底上。

上述的钼酸锰纳米片材料在电化学分解水中的应用。

上述的钼酸锰纳米片材料直接作为电化学分解水的工作电极。