[发明专利]一种二硫化钼@ZIF-67@CoO-NF复合材料及其合成与应用

说明书

本发明涉及一种二硫化钼@ZIF‑67@CoO‑NF复合材料及其合成与应用，所述方法具体包括以下步骤：(a)取钴盐、尿素和水混合得到钴盐溶液，将处理过的泡沫镍浸泡于混合溶液中，后依次进行水热、干燥和煅烧得到CoO‑NF复合材料；(b)取2‑甲基咪唑和甲醇溶液混合得到咪唑溶液，再将步骤(a)中得到的CoO‑NF复合材料静置在咪唑溶液中进行自负载，得到ZIF‑67@CoO‑NF复合材料；(c)取钼盐和硫化物混合得到混合溶液，再将步骤(b)得到的ZIF‑67@CoO‑NF复合材料置于混合溶液中进行电沉积，最终得到二硫化钼@ZIF‑67@CoO‑NF复合材料。与现有技术相比，本发明析氢材料的Tafel斜率和过电位低，析氢所需突破的能量壁垒较低，氢气转换率较高，速率较快。

技术领域

本发明属于氢能源技术领域，具体涉及一种MoS₂@ZIF-67@CoO-NF复合材料及其合成与应用。

背景技术

全球能源危机及其相关的环境问题引起了人们对清洁的、经济的可持续能源的迫切需求。氢在21世纪被称为清洁能源，由于其具有高能量密度和环境友好性，被视为替代化石燃料的理想能源替代品。从丰富的水源实现大规模制氢的电催化水分解被认为是实现该目的的简便途径。当前，已证明Pt族金属是用于析氢反应(hydrogen evolution reaction，HER)的最有效的电催化剂。但是，低地球储备量和高成本极大地限制了这类金属的广泛应用。因此，非常需要开发低成本、具有类似催化效率和对析氢反应具有良好稳定性的替代性催化剂。

一般而言，高活性HER电催化剂需要以下几个特征:(1)固有的高比表面积；(2) 高电导率和快速电子转移途径；(3)大量的活性位点和快速质量运输途径(包括反应底物的运输和气体产物的扩散)。因此，很多研究工作致力于开发具有高效率和稳定性并具有丰富储存量的替代品。泡沫镍是一种商业化的三维开孔、孔隙与金属骨架相互连通的金属功能材料，多应用于镍氢电池电极材料、燃料电池等领域。这类材料具有大的电化学反应界面，在电化学电极材料方面具有较大的应用前景。

为了解决上述问题并进一步提高电化学活性，已经提出了针对上述关键问题的几种策略，并且到目前为止已经取得了一些进展。例如，过渡金属二硫化物(TMDs) 作为催化阴极HER，特别是二硫化钼(MoS₂)的有前途的材料已经成为广泛研究的焦点，因为它具有类似Pt的催化性质，具有接近零的自由能氢吸附和优异的热力学稳定性。然而，单个的MoS₂由于活性位点暴露较少、导电性较差，因此进一步显著提高这些基于TMDs的催化剂的催化性能以满足实际应用仍然存在巨大挑战。

发明内容

本发明的目的就是提供一种原位合成二硫化钼@ZIF-67@CoO-NF复合材料的方法(下文中以MoS₂来表示二硫化钼)。

本发明的第二个目的就是提供一种经上述方法制得的 MoS2@ZIF-67@CoO-NF复合材料。

本发明的第三个目的就是提供一种上述的MoS₂@ZIF-67@CoO-NF复合材料的应用。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种原位合成MoS₂@ZIF-67@CoO-NF复合材料的方法，所述方法具体包括以下步骤：

(a)取钴盐、尿素和水混合得到钴盐溶液，将处理后的泡沫镍(简称为NF) 浸泡于上述钴盐溶液中，后依次进行水热、干燥和煅烧得到CoO-NF复合材料；

(b)取2-甲基咪唑和甲醇混合得到咪唑溶液，再将步骤(a)中得到的CoO-NF 复合材料静置在咪唑溶液中进行自负载，得到ZIF-67@CoO-NF复合材料；