[发明专利]一种硒化钼基纳米复合材料的制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种硒化钼基纳米材料的制备方法，包括：S)将有机钼源、有机锌源与有机硒源在不饱和胺类溶剂中混合，在搅拌与保护气氛中，加热反应，得到硒化钼基纳米材料。与现有技术相比，本发明通过一步热液回流法生成硒化钼基纳米材料，其为硒化锌量子点修饰的单层多孔硒化钼纳米异质结，使该纳米材料中的活性材料具有微结构与电子结构双调控的独特优点，在电化学过程中表现出优异的反应活性和循环稳定性；单层的结构可提高硒化钼基纳米材料作为电极的有效比表面积，多孔的构架所形成的纳米通道可为电子/离子和电解质提供充足的运输或反应场所，从而使硒化钼基纳米材料可作为一种多功能高效材料应用于能量转化与储存领域。

技术领域

本发明属于能源转化与储存技术领域，尤其涉及一种硒化钼基纳米材料的制备方法及应用。

背景技术

随着环境的破坏和化石资源的短缺，人类社会对新型环保的二次能源的需求越来越迫切。氢能作为一种绿色能源的载体，具有零污染排放，能量密度高，来源丰富等众多优点，被认为是最有潜力的化石能源替代物。

电解水产氢是目前最高效持续的制氢途径，然而，在没有催化剂存在的情况下，该反应需要突破很高的势垒才能得以实现。铂等贵金属材料是最理想的电解水产氢催化剂，但是其有限的资源分布和高昂的生产成本大大限制了产氢工艺的规模化发展。因此，寻找一种储量丰富，价格低廉的非贵金属催化剂是现有工业化制氢技术的重中之重。

除此之外，能源问题的首要关注点还包括不可缺少的存储技术，如超级电容器。与传统电容器和全电池相比，超级电容器具有极高的功率密度，简易的制备流程，快速的充电/放电行为和长周期的稳定性能等特点，这使它在众多的储能设备中脱颖而出，被广泛应用于医疗、汽车等各个领域。依据储能机理，超级电容器又可主要分为双电层电容器和赝电容器两大类，其中，赝电容器因可通过快速可逆的法拉第氧化还原反应储存能量，表现出优异的电容性能，进而得到更加广泛的关注。然而，无论对于何种电容器，较低的电极材料利用率和较长的电子/离子扩散路径仍然是目前限制其容量进一步提升的重要因素。基于此，发展一种具有丰富氧化还原活性位点，良好导电性能，较大比表面积的宿主材料逐渐成为赝电容器发展过程中必不可少的一步。

硒化钼(MoSe₂)作为一种独特的类石墨烯状过渡金属硫属化合物，被证明同时具有电催化产氢和超级电容器储能的性质。然而，从目前的研究情况来看，硒化钼在能源领域的潜力并没有得到充分的发挥，其原因主要有以下两点：1)二维层状的硒化钼极易通过堆叠形成多层聚集体的方式来减小自身的表面能，但是，在析氢过程中，充当反应活性位点的不饱和键大多数都集中在硒化钼的边缘区域，因此，堆叠的硒化钼在电化学催化过程中需跨越较大的不利于反应发生的势垒，另一方面，这种堆叠聚集的结构也极大地阻碍了反应过程中氧化还原位点的暴露以及活性材料与电解液的接触，在很大程度上限制了赝电容器的储能效果；2)惰性的硒化钼/电解液界面严重抑制了电化学过程中电子的循环和离子的扩散，降低了硒化钼材料在能源转化与储存领域的应用价值。

由此，开发一种同时具内部电子重构和单层结构的硒化钼基体系，进而提高其中活性材料的利用率，促进电化学反应的动力学和热力学，是优化硒化钼作为产氢电催化剂和作为超级电容器储能宿主体的重要手段。但是，当前大多数基于硒化钼的研究工作所提出的改性方案和制备方法都只能着重解决其中的一个问题，这在硒化钼实现能源产业化应用上是远远不够的。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种单层多孔的硒化钼基纳米材料的制备方法及应用，该方法制备的硒化钼基纳米材料作为电化学析氢催化剂具有较高的活性与稳定性，且能作为超级电容器储能宿主体。

本发明提供了一种硒化钼基纳米材料的制备方法，包括：

S)将有机钼源、有机锌源与有机硒源在不饱和胺类溶剂中混合，在搅拌与保护气氛中，加热反应，得到硒化钼基纳米材料。

优选的，所述有机钼源选自乙酰丙酮二氧化钼；所述有机锌源选自乙酰丙酮锌；所述有机硒源选自二苄基二硒醚；所述不饱和胺类溶剂选自油胺。