[发明专利]一种贵金属-二维过渡金属硫族化合物异质结构、制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种贵金属‑二维过渡金属硫族化合物异质结构、制备方法及其应用，所述方法包括如下步骤：步骤S1、提供二维过渡金属硫族化合物纳米片；步骤S2、使用湿化学方法合成贵金属‑二维过渡金属硫族化合物异质结构，具体步骤如下：将二维过渡金属硫族化合物纳米片、贵金属源和粘结剂混合在溶剂中，并保持搅拌一定时间以得到混合液，然后将还原剂加入到上述混合液并继续搅拌，然后离心收集产物，用乙醇和去离子水洗涤数次，之后将所得产物烘干以得到所述贵金属‑二维过渡金属硫族化合物异质结构。所制备的Pt‑MoSsubgt;2/subgt;复合材料比MoSsubgt;2/subgt;纳米片和制备的Pt纳米颗粒具有更加优异的电催化析氢性能。在10 mA·cmsupgt;‑2/supgt;电流密度下具有较低的过电位(67.4 mV)，较小的Tafel斜率(76.2 mV·decsupgt;‑1/supgt;)，以及更强的HER耐久性。

技术领域

本发明涉及催化技术领域，具体涉及一种贵金属-二维过渡金属硫族化合物异质结构、制备方法及其应用。

背景技术

随着化石燃料储量的迅速消耗和环境污染的日益严重，研究清洁能源生产和高效能源转化是十分必要的。氢作为一种清洁、可再生、高效的能源，被认为是一种很有前途的化石燃料替代品。电催化析氢反应是一种环境友好的制氢方法。在水分解过程中，电催化剂对降低过电位、提高效率起关键作用。目前面临的最大挑战是开发高性能的新型电催化剂，促进清洁能源技术的广泛渗透。

贵金属如：Pt、Pd等是众所周知的高活性HER(电催化剂析氢反应)催化剂，但贵金属的高成本和稀缺性是水电解法制氢商业化应用的关键障碍。为了获得优异的电化学性能，提高贵金属的利用率，人们开发了许多降低贵金属纳米催化剂使用的设计策略。其中使用合适的催化剂载体负载贵金属纳米材料，利用贵金属与载体之间的电子耦合提升催化活性和稳定性也是很有前途的一个策略。因为电子的金属载体相互作用(EMSI)可以大幅度调整贵金属催化剂的电子结构来提高HER电催化性能。

近年来，以二硫化钼(MoS₂)为代表的二维过渡金属硫族化合物材料由于具有极高的比表面积和优越的化学稳定性而成为一种很有前途的贵金属催化剂载体。硫原子与铂原子之间的强电子耦合，预计将形成有利于HER的有效电子输运通道。同时，产生的电子转移会改变铂的d轨道中心，从而调节铂的催化行为。特别是，MoS₂等二维过渡金属硫族化合物材料被认为是强酸性电解质中有效的HER催化剂。但是一般边缘位点的活性强，基面上基本是惰性的。强电子耦合作用可以使贵金属与二维过渡金属硫族化合物材料基面之间形成的界面成为HER反应的高活性催化位点。

发明内容

本发明实施例提供了一种Pt-MoS₂复合材料、制备方法及其应用，以解决现有技术中催化剂性能有待提高的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种贵金属-二维过渡金属硫族化合物异质结构的制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤S1、提供二维过渡金属硫族化合物纳米片；

步骤S2、使用湿化学方法合成贵金属-二维过渡金属硫族化合物异质结构，具体步骤如下：

将二维过渡金属硫族化合物纳米片、贵金属源和粘结剂混合在溶剂中，并保持搅拌一定时间以得到混合液，然后将还原剂加入到上述混合液并继续搅拌，然后离心收集产物，用乙醇和去离子水洗涤数次，之后将所得产物烘干以得到所述贵金属-二维过渡金属硫族化合物异质结构。

优选的是，所述二维过渡金属硫族化合物纳米片包括MoS₂纳米片。

优选的是，所述MoS₂纳米片使用化学气相沉积法制备；

优选的是，步骤S1具体步骤如下：