本发明专利技术涉及电催化析氢技术领域，具体来说是具有混合相扩层结构的MoS<subgt;2</subgt;/Co<subgt;3</subgt;S<subgt;4</subgt;异质结催化剂及其制备方法和应用。本发明专利技术通过调控水热处理的溶剂和条件，合成了具有混合相扩层结构的MoS<subgt;2</subgt;/Co<subgt;3</subgt;S<subgt;4</subgt;异质结催化剂，MoS<subgt;2</subgt;/Co<subgt;3</subgt;S<subgt;4</subgt;异质结催化剂中MoS<subgt;2</subgt;为1T/2H混合相且具有扩层结构。与现有技术MoS<subgt;2</subgt;/Co<subgt;3</subgt;S<subgt;4</subgt;异质结催化剂相比，本发明专利技术通过调控水热处理的溶剂和条件对MoS<subgt;2</subgt;的结构进行设计，使得构建的MoS<subgt;2</subgt;/Co<subgt;3</subgt;S<subgt;4</subgt;异质结催化剂具有混合相扩层结构，加速电子在界面的转移，增加水的吸附能，优化氢吉布斯自由能，使得析氢反应动力学得到明显提升。
1、氢能作为一种清洁和对环境友好的可再生资源，被认为是传统化石能源的理想替代品之一。迄今为止，人们致力于电解水以提供氢燃料，从而推进高质量发展和高水平保护，建立健全绿色低碳循环发展的经济体系，确保实现碳中和目标。但由于析氢反应(her)动力学缓慢，因此为了绕过这些较高的动力学活化能势垒，降低其过电位，高活性的电催化剂对于her是必不可少的。
2、目前，由于铂基(pt)电催化剂具有高活性，被认为是水裂解的最佳候选者，但由于其高成本和稳定性差限制了其广泛应用，因此需要制备兼具低成本、高活性和稳定性的非贵金属催化剂。
3、mos2由于其独特的层状结构以及高活性受到广泛的关注，但因其边缘比例较小，惰性基面较大，表现出较差的her活性。同样作为非金属硫化物的co3s4，在电催化过程中表现出高活性和良好的稳定性，这得益于其独特的结构和化学性质，因此mos2和co3s4能够通过复合进一步调节her性能，并克服了铂基电催化剂高成本的技术缺陷。
4、尽管现有技术已经公开了mos2/co3s4异质结材料的制备方法，且获得的mos2/co3s4异质结材料能够提高电荷转移效率，但由于2h相的mos2结构稳定，所以现有技术公开的制备方法获得的mos2/co3s4异质结材料中mos2均为2h相，本质上并未改变mos2本身的相结构，而由于2h相的mos2导电性差，使得析氢反应动力学提升不明显。
r/>技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的不足，本专利技术提供了具有混合相扩层结构的mos2/co3s4异质结催化剂及其制备方法和应用，本专利技术通过调控水热处理的溶剂和条件，合成了具有混合相扩层结构的mos2/co3s4异质结催化剂，mos2/co3s4异质结催化剂中mos2为1t/2h混合相且具有扩层结构。与现有技术mos2/co3s4异质结催化剂相比，本专利技术通过调控水热处理的溶剂和条件对mos2的结构进行设计，使得构建的mos2/co3s4异质结催化剂具有混合相扩层结构，加速电子在界面的转移，增加水的吸附能，优化氢吉布斯自由能，使得析氢反应动力学得到明显提升。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、具有混合相扩层结构的mos2/co3s4异质结催化剂的制备方法，包括如下步骤：
4、将碳材料在保护气氛下进行热处理，得到碳前驱体，将碳前驱体与稀硝酸混合，采用稀硝酸对碳前驱体进行氧化，使碳前驱体表面拥有更多的含氧官能团，得到泡沫碳。
5、碳材料选自三聚氰胺泡沫、碳布、碳纸或碳片，本专利技术中以三聚氰胺泡沫为例进行研究。
6、将可溶性钴盐、二甲基咪唑和泡沫碳混合，泡沫碳上的含氧官能团有利于对钴离子的吸附，实现co-mof材料在泡沫碳上生长，然后静置，得到c-co-mof材料。
7、将c-co-mof材料先在保护气氛下进行热处理以提高导电性，得到中间体，然后将中间体在空气气氛中进行热处理，以增加c-co-mof材料中co-mof上用于吸附钼离子的官能团，有利于后续mos2在co-mof表面的生长，得到c-co-mof前驱体。
8、将硫脲、na2moo4·2h2o和c-co-mof前驱体混合至溶剂中，co-mof对钼离子吸附后，进行水热处理，此时硫脲硫化mo和co，得到具有混合相扩层结构的mos2/co3s4异质结催化剂。
9、制备碳前驱体时，热处理的条件为：于900℃～1000℃下热处理2h。
10、优选的，碳前驱体的质量与稀硝酸的体积比为1：100～300，稀硝酸过多会使碳前驱体表面的官能团增加，过多的官能团吸附大量钴离子，使得到的co3s4纳米片过于密集，不利于后续mos2纳米片的生长。
11、优选的，制备泡沫碳时，氧化的条件为：于浓度为1-3mol/l的硝酸溶液中，于100℃～140℃下氧化2h～4h。
12、优选的，可溶性钴盐、二甲基咪唑与泡沫碳的质量比为5～20：10～40：1。
13、优选的，制备中间体时，热处理的条件为：于600℃～900℃下加热1h～3h。
14、优选的，制备c-co-mof前驱体时，热处理的条件为：于100℃～300℃下加热1h～3h。
15、优选的，制备具有混合相扩层结构的mos2/co3s4异质结催化剂时，水热处理的溶剂由去离子水和无水乙醇组成，二者的体积比为1-3：2，此比例有利于形成1t相mos2，提高1t相mos2的含量，如果溶剂中不含有乙醇，不会形成1t相mos2。
16、优选的，水热处理的条件为：于150℃～200℃下水热处理1h～4h。温度的高低与长短都会对mos2的结构造成影响，温度过高或者时间过长，形成的1t相mos2含量会减少；温度过低或者时间过短，会导致mos2含量低，结晶度差，所以温度和时间都会导致具有混合相扩层结构的mos2/co3s4异质结催化剂的催化性能不理想。
17、优选的，硫脲、na2moo4·2h2o和c-co-mof前驱体的质量比为10～60：5～20：1。
18、本专利技术还保护了上述制备方法制得的具有混合相扩层结构的mos2/co3s4异质结催化剂，具有混合相扩层结构的mos2/co3s4异质结催化剂以泡沫碳为基底，于泡沫碳上负载co3s4纳米片，于co3s4纳米片上生长mos2纳米片。
19、本专利技术还保护了上述具有混合相扩层结构的mos2/co3s4异质结催化剂在制备电解水制氢阴极材料中的应用。
20、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
21、1、本专利技术将碳材料在保护气氛下热处理后进行氧化，得到表面有利于钴离子吸附和生长的泡沫碳，将泡沫碳与可溶性钴盐和二甲基咪唑混合后，构建c-co-mof材料，将c-co-mof材料进行两次热处理，提高导电性的同时也有利于钼离子在co-mof材料表面生长，得到c-co-mof前驱体，最后将c-co-mof前驱体、钼源和硫脲混合，通过调控水热处理的温度和时间获得扩层结构的mos2，通过调控水热反应的溶剂获得1t/2h混合相的mos2，最后得到具有混合相扩层结构的mos2/co3s4异质结催化剂。本专利技术制备方法主要在于水热处理的条件和溶剂调控，继而获得具有扩层结构和1t/2h混合相的mos2。
22、2、现有技术公开的mos2/co3s4异质结中，mos2均为2h相，2h相mos2稳定性好但是导电性不佳，1t相mos2稳定性差但是导电性好，本专利技术获得的是1t和2h混合相的mos2，1t相的导电性大约是2h相的6-7个数量级，而且活性位点暴露数量更多，提升水的吸附能力，还具有最优化的吉布斯自由能，这些均促进了具有混合相扩层结构的mos2/co3s4异质结催化剂的her性能，且在获得1t/2h混合相后有效解决了1t相mos2结构稳定性差的问题。本专利技术的mo本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.具有混合相扩层结构的MoS2/Co3S4异质结催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的具有混合相扩层结构的MoS2/Co3S4异质结催化剂的制备方法，其特征在于，硫脲、Na2MoO4·2H2O和C-Co-MOF前驱体的质量比为10～60：5～20：1。
3.根据权利要求1所述的具有混合相扩层结构的MoS2/Co3S4异质结催化剂的制备方法，其特征在于，可溶性钴盐、二甲基咪唑与泡沫碳的质量比为5～20：10～40：1。
4.根据权利要求1所述的具有混合相扩层结构的MoS2/Co3S4异质结催化剂的制备方法，其特征在于，制备中间体时，热处理的条件为：于600℃～900℃下加热1h～3h。
5.根据权利要求1所述的具有混合相扩层结构的MoS2/Co3S4异质结催化剂的制备方法，其特征在于，制备C-Co-MOF前驱体时，热处理的条件为：于100℃～300℃下加热1h～3h。
6.根据权利要求1所述的具有混合相扩层结构的MoS2/Co3S4异质结催化剂的制备方法，其特征在于，制备碳前驱体时，热处理的条件为：于900℃～1000℃下热处理2h。
7.根据权利要求1所述的具有混合相扩层结构的MoS2/Co3S4异质结催化剂的制备方法，其特征在于，氧化的条件为：于浓度为1-3mol/L的硝酸溶液中，于100℃～140℃下氧化2h～4h。
8.一种权利要求1-7任一项所述制备方法制得的具有混合相扩层结构的MoS2/Co3S4异质结催化剂，其特征在于，具有混合相扩层结构的MoS2/Co3S4异质结催化剂以泡沫碳为基底，于泡沫碳上负载Co3S4纳米片，于Co3S4纳米片上生长MoS2纳米片。
9.一种权利要求8所述的具有混合相扩层结构的MoS2/Co3S4异质结催化剂在制备电解水制氢阴极材料中的应用。
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【技术特征摘要】
1.具有混合相扩层结构的mos2/co3s4异质结催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的具有混合相扩层结构的mos2/co3s4异质结催化剂的制备方法，其特征在于，硫脲、na2moo4·2h2o和c-co-mof前驱体的质量比为10～60：5～20：1。
3.根据权利要求1所述的具有混合相扩层结构的mos2/co3s4异质结催化剂的制备方法，其特征在于，可溶性钴盐、二甲基咪唑与泡沫碳的质量比为5～20：10～40：1。
4.根据权利要求1所述的具有混合相扩层结构的mos2/co3s4异质结催化剂的制备方法，其特征在于，制备中间体时，热处理的条件为：于600℃～900℃下加热1h～3h。
5.根据权利要求1所述的具有混合相扩层结构的mos2/co3s4异质结催化剂的制备方法，其特征在于，制备c-co-mof前驱体时，热处理的条件为...
【专利技术属性】
技术研发人员：于贤波，秦寒，闫峰，王向明，张新慈，
申请(专利权)人：哈尔滨师范大学，
类型：发明
国别省市：
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