[发明专利]非贵金属FeMo基催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种非贵金属FeMo基催化剂的制备方法和一种非贵金属FeMo基催化剂及其应用，其中，非贵金属FeMo基催化剂的制备方法包括以下制备步骤：制备普鲁士蓝前驱体；将普鲁士蓝前驱体与钼酸钠溶液和硫脲混合，并对普鲁士蓝前驱体、钼酸钠溶液与硫脲的混合物进行加热，以使二硫化钼纳米片均匀生长在普鲁士蓝前驱体上，得到能够用于酸性条件下电催化剂析氢反应的FeMo基催化剂。

技术领域

本发明属于无机材料技术领域，具体而言，涉及一种非贵金属FeMo基催化剂的制备方法和一种非贵金属FeMo基催化剂及其应用。

背景技术

随着氢能的大力发展，电解水制氢成为一种重要的绿氢生产方式。高效的电解水制氢阴极催化剂通常以贵金属铂（Pt）为主，但稀缺性和昂贵性限制了此种制备方法的商业应用。近年来，出现了以二硫化钼替代贵金属的制备技术，从而降低了生产成本，如何提高含有二硫化钼的催化剂在析氢反应中的活性成为了亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种非贵金属FeMo基催化剂的制备方法和一种非贵金属FeMo基催化剂及其应用。

具体地，本发明是通过如下技术方案实现的：

根据本发明的第一方面，提供一种非贵金属FeMo基催化剂的制备方法，包括以下制备步骤：制备普鲁士蓝前驱体；将普鲁士蓝前驱体与钼酸钠溶液和硫脲混合，并对普鲁士蓝前驱体、钼酸钠溶液与硫脲的混合物进行加热，以使二硫化钼纳米片均匀生长在普鲁士蓝前驱体上，得到能够用于酸性条件下电催化剂析氢反应的FeMo基催化剂。

本申请所提出的非贵金属FeMo基催化剂的制备方法，用于制备FeMo基催化剂。FeMo基催化剂能够用于电解水制氢。首先，制备普鲁士蓝前驱体，普鲁士蓝前驱体能够作为生长二硫化钼（MoS₂）纳米片的模版，普鲁士蓝的化学式为Fe₄[Fe(CN)₆]₃。具体地，普鲁士蓝前驱体可以为粉末状。

进一步地，在获取普鲁士蓝前驱体之后，将普鲁士蓝前驱体与钼酸钠溶液和硫脲混合，并采用水热合成法对混合物进行处理。具体地，在普鲁士蓝前驱体与钼酸钠溶液和硫脲混合均匀后，将三者的混合物进行加热，以使三者的混合物能够充分反应，在反应过程中，二硫化钼纳米片均匀地生长在普鲁士蓝前驱体上，以得到能够用于酸性条件下电催化剂析氢反应的FeMo基催化剂。

该FeMo基催化剂能够用于酸性条件下电催化剂析氢反应，相较于纯二硫化钼而言，本申请所制备的FeMo基催化剂在酸性条件下的电催化剂析氢反应中活性有较大提升，催化效果更好。并且，相较于传统的采用贵金属制备的催化剂而言，本申请所提出的FeMo基催化采用非贵金属制备，生产成本更加低廉，具有良好的经济性。

在一些技术方案中，将普鲁士蓝前驱体与钼酸钠溶液和硫脲混合，并对普鲁士蓝前驱体、钼酸钠溶液与硫脲的混合物进行加热，具体包括：将普鲁士蓝前驱体与无水乙醇溶液混合，并加入钼酸钠溶液，得到第一溶液；将硫脲加入第一溶液，得到第二溶液；对第二溶液进行加热。

在该技术方案中，对将普鲁士蓝前驱体与钼酸钠溶液和硫脲混合，并对普鲁士蓝前驱体、钼酸钠溶液与硫脲的混合物进行加热这一步骤进行具体限定。首先，将普鲁士蓝粉末与无水乙醇溶液混合，并加入钼酸钠溶液，得到第一溶液。具体地，将一定量的普鲁士蓝粉末超声分散到无水乙醇溶液中，并对两者的混合物进行搅拌，在持续搅拌的过程中，将钼酸钠（Na₂MoO₄）溶液加入到两者的混合物中，并在搅拌均匀后对三者的混合物进行超声处理，得到第一溶液。

进一步地，在得到第一溶液之后，将硫脲加入第一溶液，得到第二溶液。具体地，硫脲与钼酸钠的质量比可以固定为2：1，硫脲加入至第一溶液之后，对硫脲与第一溶液的混合物进行搅拌，搅拌均匀后对其进行超声处理，得到第二溶液，然后对第二溶液进行加热。