[发明专利]泡沫碳与MoS2复合析氢催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种泡沫碳与MoS₂复合析氢催化剂的制备方法及其应用，所述泡沫碳与MoS₂复合析氢催化剂的制备方法以酚醛树脂、液相泡沫和磷酸为原料制备得到泡沫碳，然后将制备的泡沫碳与MoS₂复合，形成泡沫碳与MoS₂复合析氢催化剂。本发明制备方法简单，成本低廉，该方法制备的催化剂有利于缩短传质路程和加快电荷转移，导电性好，进而有利于氢能的大规模工业化生产。

技术领域

本发明属于催化剂领域，涉及一种析氢催化剂的制备方法和应用，具体地说是一种泡沫碳与MoS₂复合析氢催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

氢能是一种理想的能源载体和燃料，同时氢能在工业生产中也有广泛的应用，开发大规模、廉价、清洁、高效的制氢技术是氢能有效利用的关键。电解水制氢是实现大规模廉价制备氢气的重要手段，但因电解水析氢的过电位过高造成电能消耗大，限制了氢气的大规模开发。因此，开发廉价、活性高和稳定性好的析氢催化剂对降低制氢成本至关重要。

目前，开发出的最有效的电催析氢的催化剂往往由贵金属Pt、Pd组成，但是其高昂的价格以及有限的自然储量限制了其在实际生产生活中的应用，因此，开发低成本、高活性的电催化析氢催化剂是将电解水制氢规模化的关键。

发明内容

本发明要解决的技术问题，是要提供一种泡沫碳与MoS₂复合析氢催化剂的制备方法，旨在提供一种析氢催化剂，能够替代贵金属Pt、Pd而应用于工业生产的电催化析氢的催化剂，以降低电催化析氢反应的成本。

本发明的另外一个目的，是提供一种泡沫碳与MoS₂复合析氢催化剂的应用，能降低大规模制氢的成本。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种高效的泡沫碳与MoS₂复合析氢催化剂的制备方法，该制备方法按照以下步骤顺序进行：

(1)泡沫碳的制备

将酚醛树脂、液相泡沫和磷酸混合，搅拌形成均匀溶液A，所述溶液A进行干燥，得到坚硬的泡沫碳前驱体，在泡沫碳前驱体中加入惰性气体，匀速加热，再冷却，得到泡沫碳；

(2)泡沫碳与MoS₂复合材料的制备

将钼酸铵、硫脲溶于水，得到溶液B，所述溶液B中加入泡沫碳，加热，反应得到泡沫碳与MoS₂的复合材料，使用溶剂C除去泡沫碳与MoS₂复合材料中的无用离子，干燥得到纯净的泡沫碳与MoS₂复合材料。

作为对本发明的限定：步骤(1)中，所述液相泡沫的制备过程为：将十二烷基磺酸钠、十二醇、阿拉伯树胶和去离子水混合，加热至40～80℃，冷却至室温，并在800～1200r/min下搅拌，得到液相泡沫。

作为对本发明的进一步限定：步骤(1)中，所述溶液A的干燥温度为20～60℃。

作为对本发明的再进一步限定：步骤(1)中，所述惰性气体为氮气。

作为对本发明的更进一步限定：步骤(1)中，匀速加热的速率为5℃·min-1，并加热至500～900℃。

作为对本发明的一种限定：步骤(2)中，所述溶剂C为超纯水或醇中的一种，分别对泡沫碳与MoS₂复合材料清洗至少5次。

作为对本发明的再另一种限定：步骤(2)中，钼酸铵：硫脲：泡沫碳质量比1:3:0.5～2。

作为对本发明的更另一种限定：步骤(2)中，所述醇为甲醇、乙醇或异丙醇中的一种。