一种花状MoSe2-CuPd纳米复合材料及其合成方法与应用

一种花状mose
2-cupd纳米复合材料及其合成方法与应用
技术领域
1.本发明属于纳米材料的制备技术领域，尤其是提供一种花状mose
2-cupd纳米复合材料及其合成方法与应用。


背景技术：

2.随着人类社会的快速进步和发展，传统化石燃料的大量使用，一方面对环境造成严重的污染，另一方面短缺的不可再生能源也逐渐威胁和制约着社会的发展，因此探索新能源是科学家们迫切需要解决的问题。氢能源被认为是最适合取代化石能源的能源之一，水的电化学分解是将电能转化为化学能生产高纯氢气的一种简单方法。迄今为止，报道的最活跃和最稳定的析氢反应催化剂是贵金属及其化合物，典型的包括pt、pt基合金/化合物，但昂贵的价格、低的丰度和较差的耐久性限制了这些贵金属催化剂在工业上的应用。因此，开发资源丰富的、高效的和经济效益高的非贵金属催化剂是一项重要的工作。
3.近年来，mose2因其独特的物理和化学性质而受到越来越多的关注，许多研究人员致力于开发各种mose2基材料作为析氢催化剂，但是由于mose2的电导率较低，催化活性位点相对不足，电化学活性仍在一定程度上受限。因此，有必要对mose2的结构进行改性，以提高其电化学性能。如通过向mose2中引入异质金属或非金属元素达到改变其电子结构、增加活性位点的数目从而提高催化活性(rsc adv.,2017,7,25867-25871)。如将mose2与另外一种或多种具有独特性质的化合物结合形成复合材料，从而增强其催化效果(j.mater.chem.a,2017,5,1558-1566)。
4.有基于此，作出本发明。


技术实现要素：

5.本发明的第一方面目的在于提供一种花状mose
2-cupd纳米复合材料，其特征在于：该mose
2-cupd纳米复合材料为粉体，晶相为六方相结构，形貌为纳米片构筑的花状结构，纳米片构筑的花状结构，尺寸为80～100nm，且大量尺寸2～10nm的金属纳米颗粒均匀地分布在纳米片表面。
6.本发明的花状mose
2-cupd纳米复合材料，是由大量纳米片按照一定的规则相互交织在一起构筑形成的纳米花状结构。这种特殊的结构保持了mose
2-cupd纳米片活性高的特点，纳米片相互交织形成的花状结构使mose
2-cupd具有多种尺寸的孔结构，有效提高了催化剂的比表面积，金属颗粒的负载提高了复合物的催化性能。因此，这种具有特殊结构的纳米片构筑的花状mose
2-cupd纳米复合材料在催化领域表现出优异的应用潜能。
7.本发明的第二方面目的是提供的一种上述花状mose
2-cupd纳米复合材料的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.(1)称取一定量的乙酰丙酮氧钼和二苄基二硒加入到有机胺中；
9.(2)在惰性气氛下、搅拌作用下，将上述溶液在100～150℃下混合30～50min，使溶液呈棕黄色；
10.(3)将步骤(2)溶液以10℃/min的升温速率加热至240～300℃，反应20～40min；
11.(4)称取一定量的乙酰丙酮铜和乙酰丙酮钯分散在0.5～1ml有机胺中，超声分散均匀后，放入70℃烘箱中；
12.(5)待步骤(3)溶液降至140～180℃时，将溶液(4)注入其中，在140～180℃下继续反应20～40min；
13.(6)待步骤(5)反应结束之后，自然冷却至室温，离心并依次用正己烷和甲苯洗涤至少5次，最后分散在甲苯之中，即可得花状mose
2-cupd纳米材料。
14.进一步的设置如下：
15.步骤(1)中：
16.乙酰丙酮氧钼和二苄基二硒的物质的量之比为1:1～2，优选为1:1；
17.步骤(2)中：
18.惰性气氛选自氩气、氦气和氮气中的任意一种。
19.所述惰性气氛优选为氩气，反应温度优选为140℃，反应时间优选为40min；
20.步骤(3)中：
21.反应温度优选为240℃，反应时间优选为20min；
22.步骤(4)中：
23.乙酰丙酮铜和乙酰丙酮钯的物质的量之比为1:1；
24.有机胺选择油胺、十二胺、十四胺、十六胺、十八胺等的任意一种。
25.步骤(5)中：
26.反应温度优选为140℃，反应时间优选为30min。
27.本发明的一种花状mose
2-cupd纳米复合材料的合成方法，具有以下有益效果：
28.(1)反应过程不使用表面活性剂，不需要退火处理，降低了材料的生产成本。
29.(2)合成方法简单易操作，产品重复性好，原料价廉易得。
30.本发明的第三方面目的是提供一种花状mose
2-cupd纳米复合材料在电催化析氢的应用。
31.由于本发明制备的mose
2-cupd纳米复合材料具有花状结构，且是由大量纳米片堆积而成，使花状mose
2-cupd复合材料具有多种尺寸的孔结构，进而提高材料的比表面积，纳米粒子具有活性高的特点，可有效提高催化性能。
32.以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
附图说明
33.图1为本发明实施例1中产物的透射电子显微镜(tem)照片；
34.图2为本发明实施例1中产物的x射线衍射图(xrd)；
35.图3为本发明实施例1中产物的x射线能量色散谱(eds)；
36.图4为本发明实施例1中产物的x射线光电子能谱(xps)；
37.图5为本发明实施例2中产物的透射电子显微镜(tem)照片；
38.图6为本发明实施例1和实施例2应用于电催化析氢反应的效果对照；
39.图7为本发明实施例1和对比例(mose2)应用于电催化析氢反应的效果对照。
具体实施方式
40.实施例1：
41.称量0.0326g乙酰丙酮氧钼和0.034g二苄基二硒加入到6ml油胺中，在ar气下，140℃搅拌40min，再以10℃/min的升温速率直接加热至240℃，反应20min。称取0.026g乙酰丙酮铜和0.03g乙酰丙酮钯分散在0.5ml油胺中，超声分散均匀后，放入70℃烘箱中。待前述反应液降温至140℃时，将含乙酰丙酮铜和乙酰丙酮钯的油胺溶液倒入其中，继续在140℃温度下继续反应30min。待上述反应结束之后，自然冷却至室温，离心并依次用正己烷和甲苯洗涤至少5次，最后分散在甲苯之中，得到纳米花状mose
2-cupd复合材料。
42.产物结构确认：
43.tem结果(图1)直观地呈现了产物为纳米片构筑的花状结构，尺寸大约为100nm，且大量尺寸约10nm的金属纳米颗粒均匀地分布在纳米片表面，未发生团聚。xrd结果(图2)与mose2标准卡片(jcpds no.17-0887)吻合，表明产物为六方相mose2结构，因为cu和pd含量较少，所以xrd图中观察不到cu和pd对应的衍射峰，但是产物的eds图(图3)和xps图(图4)证实了产物中cu和pd的存在。
44.实施例2：
45.称量0.0326g乙酰丙酮氧钼和0.034g二苄基二硒加入到6ml油胺中，在ar气下，150℃搅拌30min，再以10℃/min的升温速率直接加热至300℃，反应20min。称取0.026g乙酰丙酮铜和0.03g乙酰丙酮钯分散在0.5ml油胺中，超声分散均匀后，放入70℃烘箱中。待前述反应液降温至150℃时，将含乙酰丙酮铜和乙酰丙酮钯的油胺溶液倒入其中，继续在150℃温度下继续反应30min。待上述反应结束之后，自然冷却至室温，离心并依次用正己烷和甲苯洗涤至少5次，最后分散在甲苯之中，得到纳米片状mose
2-cupd复合材料。
46.产物结构确认：
47.tem结果(图5)直观地呈现了产物为纳米片构筑的花状结构，尺寸大约为80nm，且大量尺寸约2nm的金属纳米颗粒均匀地分布在纳米片表面，未发生团聚。
48.对比例：
49.称量0.0326g乙酰丙酮氧钼和0.034g二苄基二硒加入到6ml油胺中，在ar气下，140℃搅拌40min，再以10℃/min的升温速率直接加热至240℃，反应20min。待反应结束之后，自然冷却至室温，离心并依次用正己烷和甲苯洗涤至少5次，最后分散在甲苯之中，得到纳米花状mose2。
50.应用实施例1：
51.将本发明实施例1和实施例2制备的纳米花状mose
2-cupd复合材料分别用于电催化析氢反应，并统计分析其催化效果。
52.取4mg mose
2-cupd样品和20μl nafion溶液分散在1ml的乙醇水溶液中，乙醇溶液为体积比1:3，然后将含有样品的乙醇溶液超声1小时，最后得到均匀的分散液。取5μl上述分散液滴在玻碳电极(φ＝3mm)中间，自然晾干，得到mose
2-cupd修饰玻碳电极。将修饰电极、铂电极和饱和甘汞电极分别用作工作电极、对电极和参比电极，构成三电极体系，在0.5mol/l h2so4电解液中进行线性扫描，得到它们的电化学极化曲线，如图6所示，并分析其电催化析氢效果，统计于表1。从图6及表1可以看出，实施例1和实施例2电催化析氢效果相当。
53.应用实施例2：
54.将本发明实施例1(mose
2-cupd)和对比例(mose2)分别用于电催化析氢反应。
55.取4mg mose
2-cupd或mose2样品和20μl nafion溶液分散在1ml的乙醇水溶液中，乙醇溶液为体积比1:3，然后将含有样品的乙醇溶液超声1小时，最后得到均匀的分散液。取5μl上述分散液滴在玻碳电极(φ＝3mm)中间，自然晾干，得到mose
2-cupd或mose2修饰玻碳电极。将修饰电极、铂电极和饱和甘汞电极分别用作工作电极、对电极和参比电极，构成三电极体系，在0.5mol/l h2so4电解液中进行线性扫描，得到它们的电化学极化曲线，如图7所示，并分析电催化析氢效果,统计于表1。
56.从图7和表1中可已看出，mose
2-cupd比mose2起始析氢电位低，达到电流密度为10ma/cm2所需过电位低，说明mose
2-cupd比mose2具有更好的电催化析氢效果。
57.表1、本发明制备的复合材料与现有产品的催化性能对照
[0058][0059]
总结：
[0060]
(1)由以上实施例可知，本发明提供了一种花状mose
2-cupd纳米材料的的液相合成方法，该方法原料常见，条件温和，操作简单，产率高，可广泛推广。
[0061]
(2)本发明制备的花状mose
2-cupd纳米材料，产物具有花状结构，是由大量纳米片堆积而成，使花状mose
2-cupd复合材料具有多种尺寸的孔结构，进而提高材料的比表面积，纳米粒子具有活性高的特点，可有效提高催化性能。