[发明专利]一种S掺杂Te空位型2H MoTe2

说明书

本发明提供了一种合成2H相MoTesubgt;2/subgt;的制备方法和应用，得到了负载于N掺杂碳布上富含Te空位的S掺杂2H相MoTesubgt;2/subgt;二维纳米片，并用作电催化产氢材料。具体技术方案：利用MoSsubgt;2/subgt;/NCC纳米片为前驱体，在氩氢气中与Te粉反应煅烧，将其原位转化为导电基底负载型2H MoTesubgt;2/subgt;/NCC，同时含有S掺杂的Te空位缺陷。碳布基底保证碲化过程中纳米片分散性，并能促进电子传输。S掺杂和Te空位的协同效应有效提高2H相MoTesubgt;2/subgt;为电催化产氢材料性能。本发明制备过程简单，重复性高，产物稳定，实现了较大电流密度产氢，为其实际应用奠定了基础。

技术领域

本发明属于催化材料技术领域，具体地说涉及一种应用于电催化析氢的导电基底负载2H相MoTe₂缺陷纳米片的制备方法及其应用。

背景技术

能源和环境是人类社会可持续发展涉及的最主要问题。全球80％的能量需求来源于化石燃料，这最终必将导致化石燃料的枯竭，而其使用也将导致严重的环境污染。从化石燃料逐步转向利用可持续发展无污染的非化石能源是发展的必然趋势。氢气是一种理想的清洁高效的二次能源。它的燃烧热量高、燃烧产物无污染，与现在所有的能源系统匹配和兼容、资源丰富、清洁减碳，其使用过程中只排放水。电解水制氢，被认为是最可行的制氢方式之一。因其仅消耗电能和水就能持续不断地制取高纯度的氢气，且其副产品氧气也具有一定的实用价值。此外，电解水制氢可以有效地消除风电、光伏发电等不稳定电力。因此，随着电解水制氢技术的不断发展和成本的逐渐降低，电解水制氢将能逐渐满足商业化的要求，实现分布式制氢，是实现工业化、廉价制备氢气的重要手段。

传统的Pt基贵金属催化剂在产氢反应中表现出较低的过电势，但其存在昂贵和储量较少的问题。因此非贵金属析氢反应电催化剂受到重视和发展，以过渡金属硫化物为基础，探索增强析氢反应电催化剂性能的方法十分重要。设计高效耐用的产氢电催化剂的关键在于拥有大量的活性位点、优异的导电性以及稳定的催化活性结构。

MoTe₂是一种典型的过渡金属二硫族化合物二维材料，具有三种晶体结构，分别为1T、1T’和2H相，其带隙比同族MoS₂和MoSe₂更窄，电子结构更易调制。其中2H相是稳定相，对其进行缺陷工程化，将其负载于掺氮碳布基底上，维持较大的比表面积及提高电子传输。引入S掺杂原子与Te空位的协同效应，使材料产生更多的活性位点，增强电子传输速率，减小析氢过电势。

发明内容

本发明提供一种新型电催化剂的制备方法和应用，该催化剂不仅在电催化产氢大电流测试中表现出较低的过电位和优异的稳定性，而且制备工艺简单，成本低，为新能源开发提供了新的催化剂研发思路。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提供一种新型电催化剂的制备方法和应用，所述电催化剂为通过原位转化负载MoS₂的MoTe₂，其表面具有大量的Te空位(V_Te)缺陷并引入S原子形成S-V_Te-2H MoTe₂/NCC。

一、本发明提供了新型电催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)前驱体MoS₂/氮掺杂碳布(NCC)纳米片的制备：将MoO₃纳米棒和L-半胱氨酸按照1∶3摩尔比溶于适量超纯水中，在磁力搅拌下充分溶解。溶解后的溶液转移到聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，然后放入NCC，在150-200℃下反应12h，自然冷却；所得MoS₂/NCC纳米片用乙醇和超纯水洗涤，然后在60℃下真空干燥。