本發(fā)明屬于電催化析氫催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氧化鉬基高效電催化析氫催化劑的制備方法。

背景技術(shù)：

氫氣是一種潔凈的新能源，利用消耗后其副產(chǎn)物是水，對(duì)環(huán)境無污染，是目前理想的替代化石燃料的新能源之一。產(chǎn)氫主要方法分為電催化產(chǎn)氫和光催化產(chǎn)氫，從實(shí)際應(yīng)用上電催化產(chǎn)氫效率高、易實(shí)施。但電催化析氫效率依賴于電催化劑的選擇，目前商業(yè)化的高效催化劑還是以鉑碳催化劑為主，但其鉑的利用效率低。人們在制備高效的鉑負(fù)載電催化劑時(shí)采用還原劑還原沉積法、光沉積法等傳統(tǒng)制備方法。在鉑負(fù)載型電催化劑的制備和應(yīng)用中，為了降低生產(chǎn)成本和達(dá)到綠色環(huán)保的目的，要利用簡單易得的原材料和探索一種更簡單的制備技術(shù)，這仍然是一種挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種氧化鉬基高效電催化析氫催化劑的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

一種氧化鉬基高效電催化析氫催化劑的制備方法，步驟如下：

（1）制備亞化學(xué)計(jì)量的氧化鉬；亞化學(xué)計(jì)量的氧化鉬是指氧化鉬并非為化學(xué)計(jì)量的moo3，不僅含有+6價(jià)的鉬，還含有低價(jià)態(tài)的鉬，即其分子式不是moo3，而是moo3-x；

（2）在避光環(huán)境下，將步驟（1）所得氧化鉬與氯鉑酸溶液磁力攪拌反應(yīng)1~5h，然后向該反應(yīng)液中加入碳黑，超聲分散均勻，烘干，即得氧化鉬基高效電催化析氫催化劑；其中，氯鉑酸溶液中所含鉑的量占氧化鉬的質(zhì)量百分比為1~10%，氧化鉬與后期加入的碳黑的質(zhì)量比為1∶9~9∶1。

較好地，氯鉑酸溶液的濃度為46.6mmol/l。

較好地，氯鉑酸溶液中所含鉑的量占氧化鉬的質(zhì)量百分比為6%，氧化鉬與后期加入的碳黑的質(zhì)量比為1∶1。

本發(fā)明的步驟（1）可按現(xiàn)有技術(shù)制備，比如但并不局限于申請(qǐng)人于2016年12月12日申請(qǐng)的發(fā)明專利（申請(qǐng)?zhí)?01611140260.4）中公開的非晶氧化鉬納米片制備方法，該制備方法獲得的非晶氧化鉬納米片就是亞化學(xué)計(jì)量的氧化鉬。

本發(fā)明提供給了一種氧化鉬基高效電催化析氫催化劑的制備方法。亞化學(xué)計(jì)量的氧化鉬富含氧缺陷，易發(fā)生氧化反應(yīng)，有一定的還原性，可還原后續(xù)加入的氯鉑酸溶液，從而實(shí)現(xiàn)在氧化鉬基體上負(fù)載高分散型的鉑納米晶體，保證了高的催化活性。高導(dǎo)電性的碳黑材料的引入進(jìn)一步提升了材料的導(dǎo)電性，同時(shí)提高了催化劑的利用率，在鉑低負(fù)載量的前提下保證了催化劑的高效性。從整個(gè)制備過程上，本發(fā)明突破傳統(tǒng)的鉑負(fù)載方法，在避光環(huán)境下實(shí)現(xiàn)鉑沉積，與碳黑復(fù)合保證了鉑原子的高利用率，原料豐富且制備技術(shù)環(huán)保無污染，在能源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域有重大的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的亞化學(xué)計(jì)量的氧化鉬的mo的xps表征圖片。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所合成的負(fù)載鉑納米晶的氧化鉬納米片的hrtem圖片。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的氧化鉬基高效電催化析氫催化劑的電催化析氫lsv圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，以下實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而非用于限制本發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

一種氧化鉬基高效電催化析氫催化劑的制備方法，步驟如下：

（1）按cn201611140260.4中實(shí)施例1方法制備亞化學(xué)計(jì)量的氧化鉬，具體過程為：

燒杯中裝入10ml45%（體積比，下同）乙醇，將100mg硫化鉬分散于10ml45%乙醇中，然后將含有溶液的燒杯水浴超聲4h，于烘箱中烘干后在炭化爐中350℃空氣環(huán)境下煅燒90min，升溫速率為每分鐘10℃；將煅燒后的產(chǎn)物再分散于45%乙醇中，再次超聲1h分散均勻后轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，向反應(yīng)釜中注入二氧化碳使其達(dá)到超臨界狀態(tài)（16mpa，80℃），磁力攪拌下反應(yīng)3h；超臨界處理后的樣品轉(zhuǎn)移到50ml離心管，用離心機(jī)每分鐘6000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速下離心5min取上清液，烘干后得到亞化學(xué)計(jì)量的氧化鉬，其mo的xps表征圖見圖1；從xps圖譜看出樣品并非為化學(xué)計(jì)量的moo3，樣品中不僅含有6價(jià)的鉬(對(duì)應(yīng)兩個(gè)結(jié)合能：235.6ev和232.4ev)，并且還含有一定的低價(jià)態(tài)的5價(jià)鉬(對(duì)應(yīng)兩個(gè)結(jié)合能：234.4ev和231.2ev)，這證實(shí)了制備的氧化鉬的亞化學(xué)計(jì)量的性質(zhì)；

（2）在室溫避光環(huán)境下，將10mg步驟（1）所得氧化鉬與66μl46.6mmol/l的氯鉑酸溶液混合，磁力攪拌反應(yīng)3h，此時(shí)取樣進(jìn)行透射電鏡表征，然后向剩余的反應(yīng)液中加入商業(yè)化的碳黑，超聲分散30min，此時(shí)取樣進(jìn)行電催化析氫表征，剩余部分則烘干，即得氧化鉬基高效電催化析氫催化劑；其中，氯鉑酸溶液中所含鉑的量占氧化鉬的質(zhì)量百分比為6%，氧化鉬與后期加入的碳黑的質(zhì)量比為1∶1。

樣品在碳支持膜上用透射電鏡表征，其hrtem見圖2，從高分辨透射圖上清晰看出：在氧化鉬納米片的基體上均勻分散著鉑的納米晶粒，尺寸為2nm左右，這說明在避光條件下氯鉑酸被成功還原生成了單質(zhì)鉑。

樣品用電化學(xué)工作站（chi660e）進(jìn)行電催化析氫表征，電解液為0.5mol/l的硫酸，碳棒作為對(duì)電極，ag/agcl為參比電極，工作電極為玻碳電極，工作電極上催化劑負(fù)載量為0.1mg/cm²（同時(shí)以商業(yè)化的20%pt/c催化劑為對(duì)照催化劑，對(duì)照催化劑中pt的質(zhì)量百分含量為20%，負(fù)載20%pt/c催化劑時(shí)，用無水乙醇作為分散劑），用線性掃描伏安法（lsv）進(jìn)行析氫測試，其lsv見圖3，可知：本發(fā)明所制備催化劑達(dá)到電流密度為-10ma/cm²時(shí)的過電位與商業(yè)化的相同，但起始電位要低于20%pt/c，這說明了本發(fā)明樣品在鉑低含量的同時(shí)依然展現(xiàn)了優(yōu)異的電催化析氫性能。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電催化析氫催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域，公開一種氧化鉬基高效電催化析氫催化劑的制備方法。制備亞化學(xué)計(jì)量的氧化鉬；在避光環(huán)境下，將氧化鉬與氯鉑酸溶液磁力攪拌反應(yīng)1~5?h，然后向該反應(yīng)液中加入碳黑，超聲分散均勻，烘干，即得氧化鉬基高效電催化析氫催化劑；其中，氯鉑酸溶液中所含鉑的量占氧化鉬的質(zhì)量百分比為1~10%，氧化鉬與后期加入的碳黑的質(zhì)量比為1∶9~9∶1。本發(fā)明突破傳統(tǒng)的鉑負(fù)載方法，在避光環(huán)境下實(shí)現(xiàn)鉑沉積，與碳黑復(fù)合保證了鉑原子的高利用率，原料豐富且制備技術(shù)環(huán)保無污染。

技術(shù)研發(fā)人員：許群;劉威
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鄭州大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.08.08
技術(shù)公布日：2017.11.10