[发明专利]具有手风琴结构的石墨烯-二硫化钼/二氧化钛复合材料的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种具有手风琴结构的石墨烯-二硫化钼/二氧化钛复合材料的制备方法，包括以下步骤：

a、根据改进的Hummers方法合成氧化石墨；

b、通过酸刻蚀法制备层状Ti₂C，首先将2.8～3.2g Ti₂AlC溶于30～50ml质量分数为5％～20％的HF，得到的溶液机械搅拌9～12h后，分别用去离子水清洗2～6次、乙醇清洗1～3次，得到的黑色沉淀放入40～80℃真空干燥箱中保温10～14h，得到Ti₂C；

c、通过水热法制备rGO-MoS₂/Acc-TiO₂复合材料，将20～30mg Ti₂C和30～50mg四水合钼酸铵(AMT)以及0.5～0.8g硫脲溶于5～20ml超纯水中，用磁力搅拌器搅拌均匀，然后将0.2～1.2ml氧化石墨分散在上述溶液中，超声10～20min后转移到不锈钢反应釜中，在电子烘箱中150～200℃条件下保温20～30h，得到的黑色粉末用水和乙醇离心清洗，然后在真空干燥箱内干燥，即得到rGO-MoS₂/Acc-TiO₂复合材料。

2.根据权利要求1所述的具有手风琴结构的石墨烯-二硫化钼/二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于，步骤b中，将所述的Ti₂AlC粉末置于HF中刻蚀，除掉Ti₂AlC中的Al，制备出具有手风琴结构的基底。

3.根据权利要求1所述的具有手风琴结构的石墨烯-二硫化钼/二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于，步骤c中，对所述反应物Ti₂C,AMT以及硫脲进行水热处理，使Ti₂C转化为TiO₂。

4.根据权利要求1所述的具有手风琴结构的石墨烯-二硫化钼/二氧化钛复合材料的制备方法，其特征在于，步骤c中，所述氧化石墨取0.6～0.8ml。

5.采用权利要求1至4任一项所述的方法得到的具有手风琴结构的石墨烯-二硫化钼/二氧化钛复合材料的应用，其作为催化剂进行电化学测试，包括以下步骤：

a、先将2～3mg rGO-MoS₂/Acc-TiO₂复合材料的催化剂分散在0.4～0.6ml水/异丙醇/萘酚溶液中，超声20～40min，得到催化剂墨汁溶液，取出10～20μl滴在玻碳电极上，在室温下干燥，形成均匀的催化剂薄膜；

b、电化学测试在一个标准的三电极测试系统中进行，其中步骤a中制备的电极作为工作电极，碳棒电极作为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极，浓度为0.4～0.6M的H₂SO₄溶液作为电解液；

c、用所述rGO-MoS₂/A-TiO₂复合材料作为工作电极在Ivium-n-Stat电化学工作站上进行测试，极化曲线测试在旋转速度为2025rpm的旋转圆盘电极上进行，相对于可逆氢电极的电势扫描范围为0～-0.767V，扫描速度为5mV s^-1；电化学阻抗图谱测试是在相对于可逆氢电极的电势为-0.25V的恒定电压下进行，频率为100K Hz～0.1Hz；进行循环伏安测试时，相对于可逆氢电极的电势扫描范围为-0.2～0.1V，扫描速度为100mV s^-1；计时电位测试是在电流密度为10mA cm^-2的条件下进行，持续时间为200000s；

d、制备的rGO-MoS₂/Acc-TiO₂复合材料作为析氢反应的催化剂，起始电势为90mV，塔菲尔斜率为49.5mV dec^-1，与同条件制得的Ti₂C、MoS₂和MoS₂/Acc-TiO₂相比具有明显的优势，最重要的是，该复合材料经过150000圈循环伏安测试后，电流密度几乎没有衰减，并且在200000s计时电位测试后，电位衰减仅有5％。