多相纳米异质结材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及纳米材料技术领域，具体公开了一种多相纳米异质结材料的制备方法，包括以下步骤：提供一负载有NiMoO4前驱物的基底；将硒粉溶于水合肼中，加入水或钼酸钠水溶液，再加入所述负载有NiMoO4前驱物的基底，于180～200℃下进行反应；反应结束后，得到所述多相纳米异质结材料。本发明专利技术还提供了由所述方法制备得到的四相1T/2H

【技术实现步骤摘要】
多相纳米异质结材料及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及纳米材料制备
，具体涉及多相纳米异质结材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]电解水所产生的氢能由于高能量密度，无碳排放和运输配送的实用性被认为是最具发展前景的清洁能源载体之一。(F.Podjaski,D.Weber,S.Zhang,L.Diehl,R.Eger,V.Duppel,E.Alarc
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,G.Richter,F.Haase,A.Morral,C.Scheu and B.V.Lotsch,Nat.Catal.,2020,3,55
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63.)商用贵金属催化剂在电解水产氢反应中表现出低过电位、低Tafel斜率、高电流密度的特性，但是面临着天然丰度低、价格高、电化学稳定性差等严重瓶颈问题。因此，开发高效、低成本、原料丰富的析氢电催化剂是未来研究的重点。
[0003]过渡金属硫属化合物具有活性高、成本低、环境友好等优点，已成为潜在的贵金属催化剂替代品。作为典型的具有HER活性的二维层状催化剂，二硒化钼(MoSe2)因其可调的晶体结构和电子结构、显著的活性和稳定性而受到广泛研究。研究表明，MoSe2的HER性能受其物相(1T/2H)的影响很大。1T相具有更高的活性，但是热力学不稳定，易转化为导电率和催化活性较低的2H相。此外，单组分的物相电子传输能力较差，催化性能容易触及天花板。构建多相纳米异质结材料可以有效解决这些问题，产生的异质结可以互相弥补缺点，形成一个有协同效应的整体，从而优化电催化剂的固有活性物种、活性位点和导电性，促进催化表面发生的HER反应。(R.Subbaraman,D.Tripkovic,D.Strmcnik,K.
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C.Chang,M.Uchimura,A.P.Paulikas,V.Stamenkovic and N.M.Markovic,Science,2011,334,1256.)。Hu等人在金属NiSe纳米线上成功制备了1T
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MoSe2纳米片阵列，将高效产氢和水解离的协同效应耦合到析氢反应中。更重要的是，从NiSe到MoSe2的电子转移促进了MoSe2从2H相到1T相的转变，并且50mA cm
‑2电流密度的过电位为200mV，具有较好的电催化活性。(X.Zhang,Y.Y.Zhang,Y.Zhang,W.J.Jiang,Q.H.Zhang,Y.G.Yang,L.Gu,J.S.Hu and L.J.Wan,Small Methods,2019,3,1800317.)
[0004]目前大多数的纳米异质结材料的研究都局限于两种物相，对于更复杂的多相异质结材料的研究很少，并且一些潜在的问题仍然困扰着我们，是否异质结材料的物相越多，性能越好？因此，通过相位调制协同界面工程来调整材料结构，构建高活性高稳定性的MoSe2基异质结催化剂(>二相)，在电催化领域有重要意义，为大于两相的异质结材料的合理设计和利用开拓新的思路。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种多相纳米异质结材料的制备方法，成功地制备得到了四相1T/2H
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MoSe2‑
H/R
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NiSe和三相1T/2H
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MoSe2‑
H
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NiSe纳米异质结材料。这种多相纳米异质结材料合成方法简单，且具有较大的双层电容值、较大的电化学活性面积和较小的阻抗，大幅提升了电催化产氢的活性和稳定性。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种多相纳米异质结材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]提供一负载有NiMoO4前驱物的基底；将硒粉溶于水合肼中，加入水或钼酸钠水溶液，再加入所述负载有NiMoO4前驱物的基底，于180～200℃下进行反应；反应结束后，得到所述多相纳米异质结材料。
[0008]当向水合肼中加入水时，得到的多相纳米异质结材料为四相1T/2H
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MoSe2‑
H/R
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NiSe纳米异质结材料。当向水合肼中加入钼酸钠水溶液时，得到的多相纳米异质结材料为三相1T/2H
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MoSe2‑
H
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NiSe纳米异质结材料。其中，MoSe2代表二硒化钼，NiSe代表硒化镍，1T代表MoSe2的Trigonal相，2H代表MoSe2的Hexagonal相，H代表NiSe的Hexagonal相，R代表NiSe的Rhombohedral相。
[0009]本专利技术中，以NiMoO4‑
NF为牺牲模板，通过表界面调控得到不同的多相纳米杂化材料，同时实现了元素掺杂和结构优化，操作简单，且能得到罕见的三相产物和四相产物。在制备过程中无须引入表面活性剂进行形貌调控，产物表面洁净易清洗；制备得到的产物可以直接用作催化产氢的自支撑电极材料，方便快捷。
[0010]本专利技术中，NiMoO4可采用水热法在基底生长NiMoO4纳米棒而得到，其中基底优选为泡沫镍(NF)。优选地，NiMoO4的合成方法为：将硝酸镍与钼酸钠溶于去离子水中，加入基底，于150℃下反应6h，得到NiMoO4纳米棒。
[0011]进一步地，所述水合肼和水的体积比为1～2:8～9，优选为1.6:8.4。
[0012]进一步地，所述硒粉与钼酸钠的摩尔比为2:0.5～1，优选为2:1。
[0013]进一步地，所述反应的温度为200℃。
[0014]进一步地，反应的时间为2～6h。
[0015]进一步地，还包括对得到的产物进行洗涤和干燥的步骤。更进一步地，所述洗涤采用的溶剂为去离子水和无水乙醇。
[0016]进一步地，采用鼓风干燥箱对洗涤后的产物进行干燥。优选地，所述干燥温度为40～60℃，干燥时间为2～12h。更优选地，所述干燥温度为60℃，干燥时间为12h。
[0017]本专利技术另一方面提供了由所述的方法制备得到的四相1T/2H
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MoSe2
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H/R
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NiSe纳米异质结材料和三相1T/2H
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MoSe2‑
H
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NiSe纳米异质结材料。
[0018]本专利技术还提供了所述的四相1T/2H
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MoSe2‑
H/R
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NiSe纳米异质结材料和三相1T/2H
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MoSe2‑
H
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NiSe纳米异质结材料作为电催化剂在碱性条件下催化氢气析出反应的应用。
[0019]本专利技术的有益效果在于：
[0020]1.本专利技术首先采用水热法在基底上生成NiMoO4纳米棒，然后以其为牺牲模板，水热反应得到三相的异质结1T/2H
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MoSe2‑
H
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NiSe纳米片和四相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多相纳米异质结材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一负载有NiMoO4前驱物的基底；将硒粉溶于水合肼中，加入水或钼酸钠水溶液，再加入所述负载有NiMoO4前驱物的基底，于180～200℃下进行反应；反应结束后，得到所述多相纳米异质结材料。2.根据权利要求1所述的多相纳米异质结材料的制备方法，其特征在于，当向水合肼中加入水时，得到的多相纳米异质结材料为四相1T/2H
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MoSe2‑
H/R
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NiSe纳米异质结材料；当向水合肼中加入钼酸钠水溶液时，得到的多相纳米异质结材料为三相1T/2H
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MoSe2‑
H
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NiSe纳米异质结材料。3.根据权利要求1所述的多相纳米异质结材料的制备方法，其特征在于，所述基底为泡沫镍。4.根据权利要求1所述的多相纳米异质结材料的制备方法，其特征在于，所述水合肼和水的体积比为1～2:8～9。5.根据权利要求1所述的多相纳米异质结材料的制备方法，其特征在于，所述硒粉与钼酸钠的摩尔比为2:0.5～1。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：郎建平，薛江燕，倪春燕，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：