[发明专利]一种负载二维材料的自支撑多孔碳电极的制备方法

说明书

本发明公开了一种负载二维材料的自支撑多孔碳电极的制备方法，具体涉及材料制备领域，包括S1、利用管式炉对石楠木等具有天然多孔结构的木头进行直接碳化处理，打磨表面并清洗后直接用作生长二硫化铼等二维材料的基底；S2、通过CVD方法，利用升华硫与三氧化铼分别作为硫源和铼源，以氩气作为载体气体，在这种具有导电性良好、比表面积大、多孔结构的自支撑碳材料上，很容易地生长大量堆积的二硫化铼(ReS2)纳米片；S3、将负载二维材料的自支撑多孔碳直接用作催化产氢电极。本发明制备方法有效地解决了复合电极制备过程中所需负载材料的生长难、不易转移等问题，且成本低、安全环保、简单有效，原材料资源丰富。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，更具体地说，本发明涉及一种负载二维材料的自支撑多孔碳电极的制备方法。

背景技术

化石燃料的大规模开发和应用使得社会的发展以及人类的进步提供了源源不断的动力，同时，人类社会面临着巨大的环境污染压力以及能源枯竭的历史性难题。氢能，作为一种无二氧化碳等污染副产物产出的清洁新能源，成为解决这一难题的重要研究对象。近来，催化分解水技术逐渐成为氢气来源的一条重要途径，而产氢电极的研究是催化分解水技术中的非常重要一环。

树木在生活中无处不在，根据不同生长环境，其内部拥有不同天然的多孔结构，可作为一种天然的生物质材料。以其为原料所制备的产品具有无污染、资源广、可降解、可再生等特点，通过特定的手段通入惰性气体，进行碳化处理后，三维多孔的木头材料不仅孔道结构保持完整，并且导电性能优异、电阻率低，材质轻，机械强度大，可直接作为自支撑材料使用。近年来，二维材料的研究逐渐兴起，在器件、环境、催化等领域被广泛应用。因此，我们可以通过化学气相沉积、水热法等方法，将二硫化铼等二维材料负载于碳化处理的多孔材料内部，直接用作催化分解水装置的产氢电极，通过一系列电化学性能测试，获得不错成果。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种负载二维材料的自支撑多孔碳电极的制备方法，通过。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种负载二维材料的自支撑多孔碳电极的制备方法，具体制备步骤如下：

S1、自支撑多孔碳的制备；

S1.1、选择具有天然多孔结构的木头，根据所需尺寸大小，垂直于木头生长方向切割得到一定厚度的木片，将所得木片水平盛放在刚玉舟内，置于多温区管式炉中通入惰性气体，进行碳化处理，得到自支撑多孔碳；

S1.2、用砂纸将自支撑多孔碳的表面进行打磨处理，并将打磨后的碳片置于超声波清洗机中清洗，取出放置加热台干燥备用；

S2、利用CVD法生长ReS2纳米片；

S2.1、在多温区管式炉中，盛放升华硫的刚玉舟置于上游温区外侧，盛放三氧化铼的刚玉舟置于下游温区的中心位置，将自支撑多孔碳置于盛有三氧化铼的刚玉舟上沿；

S2.2、向多温区管式炉中通入惰性气体清洗自支撑多孔碳，而后抽真空，再通气至常压；

S2.3、对三个温区进行加热反应，即可在自支撑的多孔碳的孔内生长二维材料；

S3、反应结束后，将负载二维材料的自支撑多孔碳直接用作催化产氢电极，并进行形貌观察和电化学测试。

在一个优选地实施方式中，所述步骤S1.1中，选择的天然多孔结构的木头为石楠木、樟子松。

在一个优选地实施方式中，所述步骤S1.1中，选择的天然多孔结构的木头具体为石楠木。

在一个优选地实施方式中，所述步骤S1.1中，所需尺寸大小是任意尺寸，只需不超过所使用管式炉炉管的内径尺寸。

在一个优选地实施方式中，所述步骤S1.1中，多温区管式炉的加热温度为1000℃，碳化时间为10h。