[发明专利]一种具有片层结构Mo2

说明书

本发明公开了一种具有片层结构Mo₂C助催化剂的制备及应用。该催化剂以十六胺为碳源，经有机无机杂化法形成前驱体，并经压片高温碳化后制得。该Mo₂C可用于光催化制氢中作为产氢助催化剂，助催化性能优异。具有片层结构Mo₂C的制备过程及应用如下：(1)以十六胺为碳源，以(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O为钼源，通过有机无机杂化法制得前驱体；(2)将制得的前驱体进行压片、高温碳化、钝化后即可制得；(3)将该具有片层结构的Mo₂C与CdS半导体光催化剂复合，可用于光催化分解水制氢。本发明中所述的片状Mo₂C的制备路线简单，合成原料相对廉价，且具有大的比表面积，可应用于光催化、光电催化、热催化等领域。

技术领域

本发明涉及一种具有片层结构Mo₂C助催化剂的制备及其在光催化产氢中的应用。

背景技术

能源问题是伴随人类社会发展、工业化进程而产生的时代之问，传统化石能源使用所引起的环境问题已经日趋严重，人们对于新型，可持续发展，环保，高效新能源的需求愈发迫切。氢能，以其高的燃烧值，燃烧产物是水等特点备受青睐，然而，现阶段的氢气大多来源于煤、石油、天然气等传统的化石能源，对环境的影响不言而喻，利用太阳能光催化产氢为解决这一问题提供了一条有效的途径。但是在太阳能光催化产氢中仍存在太阳能到氢能转化效率低等问题，其中光生电荷的分离是决定转化效率的关键所在。担载合适的助催化剂可以有效地解决这一问题，传统贵金属产氢助催化剂如Pt虽然具有较高的功函数、催化质子还原产氢能力强，但由于其高昂的价格限制了其工业化的应用。因此开发廉价的，具有高助催化活性的非贵金属助催化剂具有极其重要的意义。

Mo₂C因其具有极高的热稳定性、在室温下耐腐蚀、催化活性高等特点，已经被广泛地应用于热催化、电催化和光电催化之中。传统的商业Mo₂C均是采用甲烷气/氢气直接碳化三氧化钼而制得，这种方法制备的碳化钼比表面积小，微观形貌为块状，催化位点少，限制了Mo₂C的整体催化效果。因此我们采取有机无机杂化法，以有机胺为碳源，通过原位碳化法制备具有大比表面积的具有片层结构的Mo₂C，以此来提升催化效果。

发明内容

本发明的目的是改进传统商业碳化钼制备比表面积低，催化活性相对较低等劣势，来制备一种具有大比表面积、催化位点多的Mo₂C非贵金属产氢助催化剂，并将其作为助催化剂与CdS复合应用于光催化分解水产氢领域。

本发明的技术方案：

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有片层结构的Mo₂C助催化剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)0.04g/mL～0.1g/mL四水合七钼酸铵的水溶液逐滴加入到0.025g/mL～0.05g/mL十六胺的乙醇溶液中，并以一定量的1mol/L～2mol/L盐酸调节pH，调节pH的范围为1～8；

(2)滴毕，将(1)中的容器转移至40～70℃水浴环境中加热3～8h，随后将沉淀抽滤，用乙醇和去离子水洗涤3～5次，90～120℃下真空干燥；

(3)将(2)中干燥好的前驱体研磨后称取0.5～2g压片，优选1g～1.5g，压片机的压力范围在20MPa～50MPa，优选25MPa～35MPa。