[发明专利]一种二维碳化钛支撑的稳定双相二硒化钼复合材料及制备方法和应用

说明书

一种二维碳化钛支撑的稳定双相二硒化钼复合材料及制备方法和应用，它涉及一种复合析氢催化剂及其制备方法。本发明的目的是要解决现有电催化析氢催化剂成本高和稳定性差的问题。一种二维碳化钛支撑的稳定双相二硒化钼复合材料含有原子百分数为0.2％～5％的N元素，且碳化钛作为MoSesubgt;2/subgt;纳米片的导电骨架形成互相联通的三维网状结构，MoSesubgt;2/subgt;纳米片均匀地原位生长在碳化钛表面。方法：一、制备Nasubgt;2/subgt;MoOsubgt;4/subgt;‑Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;溶液；二、制备Se‑Nsubgt;2/subgt;Hsubgt;4/subgt;溶液；三、混合，水热反应。一种二维碳化钛支撑的稳定双相二硒化钼复合材料作为催化剂用于电解水制氢。本发明可获得一种二维碳化钛支撑的稳定双相二硒化钼复合材料。

技术领域

本发明涉及一种复合析氢催化剂及其制备方法。

背景技术

为了解决能源危机，人们不断探索开发新型清洁能源。氢能源具有广阔的发展潜力，有望替代传统能源成为未来的理想能源载体。电解水制氢技术有望将水分解与非高峰期过剩的电力、地球上无穷无尽但间歇性的太阳能、风力发电结合起来，实现制氢规模化的愿景。目前，稀有贵金属铂等由于具有较小的过电位低、塔菲尔斜率小等优点，是当前最有效的析氢催化剂。但是，铂基贵金属的高成本、自然储量少的缺点严重限制了它的广泛应用。因此，为了替代贵金属材料，研究者希望开发出性能优异的廉价非贵金属催化剂材料。

过渡金属硫族化合物(TMDs)是一类二维层状材料，具有稳定性高、易制备等优点，且表现出良好的电催化活性，在析氢领域具有广阔的应用前景。二硒化钼(MoSe₂)是一种很有前景的过渡金属硫族化合物，比最典型的二硫化钼具有更高的导电性。然而，二硒化钼跟其他二维纳米材料一样存在易堆叠的缺点。而且，热力学稳定的2H相二硒化钼为半导体，其导电能力依旧比较弱。同时，2H相二硒化钼仅边缘的钼原子和硒原子具有电催化活性，基面内的原子不具有催化活性，极大限制了二硒化钼在电催化析氢领域的应用。相比之下，1T相二硒化钼比H相二硒化钼具有更好的导电性以及基面活性位点。遗憾的是，1T相结构在热力学上并不稳定，在室温下就可以逐渐转化为2H结构。

二硒化钼的合成方法主要包括：机械剥离、液相超声剥离、锂离子插入剥离、化学气相沉积和水热反应法。其中水热法具有操作简单、成本低、产物形貌可控和纯度高等优点

发明内容

本发明的目的是要解决现有电催化析氢催化剂成本高和稳定性差的问题，而提供一种二维碳化钛支撑的稳定双相二硒化钼复合材料及制备方法和应用。

一种二维碳化钛支撑的稳定双相二硒化钼复合材料含有原子百分数为0.2％～5％的N元素，且碳化钛作为MoSe₂纳米片的导电骨架形成互相联通的三维网状结构，MoSe₂纳米片均匀地原位生长在碳化钛表面；所述的MoSe₂纳米片仅有1～10个Mo原子层厚，其002晶面间距为0.65～1.00nm，为2H和1T双相共存结构。

一种二维碳化钛支撑的稳定双相二硒化钼复合材料的制备方法是按以下步骤完成的：

一、将Na₂MoO₄·2H₂O溶解到无水乙醇和去离子水的混合溶液中，搅拌至溶液澄清，再加入薄层Ti₃C₂，超声处理，得到Na₂MoO₄-Ti₃C₂溶液；

二、将Se粉加入到N₂H₄·H₂O溶液中，再在温度为20℃～80℃下搅拌至溶液呈深红色，得到Se-N₂H₄溶液；