CN108251862A - 一种钼酸锰纳米片材料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钼酸锰纳米片材料及其制备方法与应用,该钼酸锰纳米片材料的制备方法包括:将钼酸钠和氯化锰在水中混合在一起,使混合后溶液中钼酸钠浓度为0.5~1.5毫摩尔/升、氯化锰浓度为0.5~1.5毫摩尔/升,从而制得前驱体混合溶液;将基底置于所述前驱体混合溶液中,并将基底与前驱体混合溶液一起转移到高压釜中,然后在160~180℃下反应360~480分钟,再进行清洗和干燥,从而在所述基底上制得MnMoO4纳米片。该钼酸锰纳米片材料直接作为电化学分解水的工作电极。本发明不仅在各种pH值的电解液环境中均具有良好的电解水催化活性,而且快速高效、成本低廉、制备简单、对环保无污染,适合大规模工业化生产。

Description

一种钼酸锰纳米片材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及过渡金属钼酸盐纳米材料领域,尤其涉及一种钼酸锰纳米片材料及其制备方法与应用。
背景技术
随着能源危机和环境问题的日益严峻,人类的生存和发展受到严重威胁,因此发展一种高效清洁的可再生能源成为当务之急。但由于风能、核能、太阳能等可再生能源的储存和运输非常不容易,因此需要一种高效清洁的能源载体作为可再生能源和用户之间的桥梁。氢能具有无污染、效率高和可简单制备等特点,被认为是未来最理想、最有潜力的能源载体。当前工业上制备氢气的途径主要有:甲烷水蒸气重整、煤的气化和电解水。前两种是制备氢气的主要方法,依赖于化石燃料。电解水制氢是一种可持续的方法,因其原料为地球上储量丰富且可回收的水。电解水制氢催化剂是电解水制氢系统中最关键的环节之一,一直是人们研究的重点对象。
目前,电解水制氢催化剂主要有贵金属催化剂和非贵金属催化剂。贵金属催化剂主要以铂、钌等贵金属为原料,但由于这类贵金属在地球上含量较少、价格昂贵,因此限制了贵金属催化剂的大规模应用。非贵金属催化剂主要包括过渡金属磷化物、过渡金属碳化物、过渡金属硫化物、过渡金属氧化物等,这些非贵金属催化剂原料丰富、成本低廉,并且催化活性近几年也得到了较大提高,但现有技术中电解水制氢的非贵金属催化剂只能适用于pH值较窄的电解液环境中,要么只能适用于碱性电解液环境中,要么只能适用于酸性电解液环境中,要么只能适用于中性电解液环境中,一旦更换到不适用的电解液环境中则无法发挥电解水催化活性。
发明内容
为了解决现有技术中电解水制氢的非贵金属催化剂只能适用于pH值较窄的电解液环境中这一技术问题,本发明提供了一种钼酸锰纳米片材料及其制备方法与应用,不仅在各种pH值的电解液环境中均具有良好的电解水催化活性,而且快速高效、成本低廉、制备工艺简单、对环保无污染,适合大规模工业化生产。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种钼酸锰纳米片材料的制备方法,包括以下步骤:
步骤A、将钼酸钠和氯化锰在水中混合在一起,使混合后溶液中钼酸钠浓度为0.5~1.5毫摩尔/升、氯化锰浓度为0.5~1.5毫摩尔/升,从而制得前驱体混合溶液;
步骤B、将基底置于所述前驱体混合溶液中,并将所述基底与前驱体混合溶液一起转移到高压釜中,然后在160~180℃下反应360~480分钟,再进行清洗和干燥,从而在所述基底上制得MnMoO4纳米片。
优选地,所述的基底采用泡沫镍、碳纤维布或钛箔。
优选地,所述的进行清洗和干燥包括:依次采用去离子水和乙醇对所述基底和基底上生长的MnMoO4纳米片进行超声清洗,以去除表面上附着的残余物质,然后对清洗后的所述基底和基底上生长的MnMoO4纳米片进行干燥。
一种钼酸锰纳米片材料,采用上述的钼酸锰纳米片材料的制备方法制备而成。
优选地,钼酸锰纳米片均匀生长在基底上。
上述的钼酸锰纳米片材料在电化学分解水中的应用。
上述的钼酸锰纳米片材料直接作为电化学分解水的工作电极。
由上述本发明提供的技术方案可以看出,本发明提供的钼酸锰纳米片材料采用一步水热法对钼酸钠浓度为0.5~1.5毫摩尔/升、氯化锰浓度为0.5~1.5毫摩尔/升的前驱体混合溶液进行处理,并控制反应温度为160~180℃、反应时间为360~480分钟,从而可简单、快速、高效地制备出在各种pH值的电解液环境中均具有很好电解水催化活性的钼酸锰纳米片材料,并且该钼酸锰纳米片材料可以与基底一起直接作为电化学分解水的工作电极,无需再进行现有非贵金属催化剂制备过程中的热处理、化学修饰等处理工序。可见,本发明不仅在各种pH值的电解液环境中均具有良好的电解水催化活性,而且快速高效、成本低廉、制备工艺简单、对环保无污染,适合大规模工业化生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例1所使用的基底以及本发明实施例1的步骤b中在基底上制得MnMoO4纳米片的场发射扫描电子显微镜(FESEM)照片和X射线衍射(XRD)图谱。
图2为本发明实施例1最终制得MnMoO4纳米片的元素分析能谱图。
图3为本发明实施例1最终制得MnMoO4纳米片的元素分布图。
图4为酸性电解液环境中分别采用现有技术中以碳为基底的铂催化剂、本发明实施例1所使用的NF、本发明实施例1的步骤b中制得的以NF为基底的MnMoO4纳米片作为电解水制氢反应的工作电极进行电解水制氢测试,从而得到的极化曲线图。
图5为碱性电解液环境中分别采用现有技术中以碳为基底的铂催化剂、本发明实施例1所使用的NF、本发明实施例1的步骤b中制得的以NF为基底的MnMoO4纳米片作为电解水制氢反应的工作电极进行电解水制氢测试,从而得到的极化曲线图。
图6为中性电解液环境中分别采用现有技术中以碳为基底的铂催化剂、本发明实施例1所使用的NF、本发明实施例1的步骤b中制得的以NF为基底的MnMoO4纳米片作为电解水制氢反应的工作电极进行电解水制氢测试,从而得到的极化曲线图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。
下面对本发明所提供的钼酸锰纳米片材料及其制备方法与应用进行详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
一种钼酸锰纳米片材料的制备方法,包括如下步骤:
步骤A、将钼酸钠和氯化锰在水中混合在一起,使混合后溶液中钼酸钠浓度为0.5~1.5毫摩尔/升、氯化锰浓度为0.5~1.5毫摩尔/升,从而制得前驱体混合溶液。
步骤B、将基底置于所述前驱体混合溶液中,并将所述基底与前驱体混合溶液一起转移到高压釜中,然后在160~180℃下反应360~480分钟,再进行清洗和干燥,从而在所述基底上制得MnMoO4纳米片,即得到钼酸锰纳米片材料。该钼酸锰纳米片材料可直接作为电化学分解水的工作电极。
其中,所述基底可采用泡沫镍(Nickel Foam,NF)、碳纤维布或钛箔,但在实际应用中最好采用泡沫镍,例如:可采用尺寸为1×4cm的泡沫镍。所述的进行清洗和干燥可以包括:依次采用去离子水和乙醇对所述基底和基底上生长的MnMoO4纳米片进行超声清洗,以去除表面上附着的残余物质,然后对清洗后的所述基底和基底上生长的MnMoO4纳米片进行干燥。
与现有技术相比,本发明中的钼酸锰纳米片材料及其制备方法至少具有以下优点:
(1)现有技术中电解水制氢的非贵金属催化剂只能适用于pH值较窄的电解液环境中,要么只能适用于碱性电解液环境中,要么只能适用于酸性电解液环境中,要么只能适用于中性电解液环境中,一旦更换到不适用的电解液环境中则无法发挥电解水催化活性。而本发明所提供的钼酸锰纳米片材料在酸性、中性、碱性等各种pH值的电解液环境中均具有很好的电解水催化活性。
(2)现有电解水制氢领域中采用一步水热法制备非贵金属催化剂时需要在水热法处理后进行热处理、化学修饰等工序。而本发明通过对一步水热法中反应物、反应物浓度、反应温度和反应时间进行有效调整,从而只需一步水热法即简单、快速、高效地制备出在各种pH值的电解液环境中均具有很好电解水催化活性的钼酸锰纳米片材料。
(3)本发明所提供的钼酸锰纳米片材料可以与基底一起直接作为电化学分解水的工作电极。
(4)本发明所提供的制备方法仅需实验室常用的普通设备,不需专用设备,工艺过程简单易操作。
(5)本发明所提供的制备方法所使用的原料丰富、无污染且价廉易得,因此十分适合大量、低成本、规模化生产制备,这适合未来在能源、制氢方面工业化大规模应用。
综上可见,本发明实施例不仅在各种pH值的电解液环境中均具有良好的电解水催化活性,而且快速高效、成本低廉、制备简单、对环保无污染,适合大规模工业化生产。
为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果,下面以具体实施例对本发明实施例所提供的钼酸锰纳米片材料及其制备方法与应用进行详细描述。
实施例1
一种钼酸锰纳米片材料,其制备方法包括如下步骤:
步骤a、将钼酸钠和氯化锰在水中混合在一起,使混合后溶液中钼酸钠浓度为1.0毫摩尔/升、氯化锰浓度为1.0毫摩尔/升,从而制得前驱体混合溶液。
步骤b、以尺寸为1×4cm的泡沫镍(NF)为基底,将基底置于所述前驱体混合溶液中,并将所述基底与前驱体混合溶液一起转移到50mL高压釜中,然后在160℃下反应360分钟,再依次采用去离子水和乙醇对所述基底和基底上生长的MnMoO4纳米片进行超声清洗,以去除表面上附着的残余物质,并对清洗后的所述基底和基底上生长的MnMoO4纳米片进行干燥,从而在泡沫镍基底上制得MnMoO4纳米片。
具体地,在上述本发明实施例1实施的过程中进行以下形貌、成分及性能检测:
(1)采用扫描电子显微镜分别对本发明实施例1所使用的基底以及本发明实施例1的步骤b中在基底上制得MnMoO4纳米片进行形貌观测,并采用X射线衍射仪对本发明实施例1的步骤b中在基底上制得MnMoO4纳米片进行成分表征,从而得到如图1所示的场发射扫描电子显微镜(FESEM)照片及X射线衍射(XRD)图谱;其中,图1a为本发明实施例1的步骤b中在基底上制得MnMoO4纳米片的XRD图谱,图1b为本发明实施例1所使用的基底的FESEM照片,图1c为本发明实施例1的步骤b中在基底上制得MnMoO4纳米片的低倍FESEM照片,图1d为本发明实施例1的步骤b中在基底上制得MnMoO4纳米片的高倍FESEM照片。由图1可以看出:本发明实施例1的步骤b中制得MnMoO4纳米片是均匀有序紧密的生长在泡沫镍基底上的。
(2)采用能量色散光谱仪(EDS)对本发明实施例1最终制得MnMoO4纳米片进行元素分析,从而得到如图2所示的能谱图。由图2可以看出:本发明实施例1最终制得MnMoO4纳米片是由Mn、O、Mo三种元素组成,Ni来自于泡沫镍、C、Cu来自于铜网。
(3)用元素Mapping(Element Mapping)对本发明实施例1最终制得MnMoO4纳米片进行元素分析,从而得到如图3所示的元素分布图;其中,图3a为整个本发明实施例1最终制得MnMoO4纳米片上所有元素的元素分布图,图3b为整个本发明实施例1最终制得MnMoO4纳米片上Mn元素的元素分布图,图3c为整个本发明实施例1最终制得MnMoO4纳米片上Mo元素的元素分布图,图3d为整个本发明实施例1最终制得MnMoO4纳米片上O元素的元素分布图。由图3可以看出:Mn、Mo、O三种元素均匀地分布在整个本发明实施例1最终制得MnMoO4纳米片上。
(4)分别采用现有技术中以碳为基底的铂催化剂、本发明实施例1所使用的NF、本发明实施例1的步骤b中制得的以NF为基底的MnMoO4纳米片作为电解水制氢反应的工作电极、以银/氯化银作为参比电极、以石墨棒作为对电极,在浓度为0.5mol/L的H2SO4溶液中进行电解水制氢测试,并利用辰华760e电化学工作站以线性扫描伏安法(扫面范围为-1~0V、扫速为2mV/s)分别进行测量,从而得到如图4所示的极化曲线图;其中,图4中的表示Nifoam表示本发明实施例1所使用的NF,MnMoO4/NF表示本发明实施例1的步骤b中制得的以NF为基底的MnMoO4纳米片,Pt/C表示现有技术中以碳为基底的铂催化剂。由图4可以看出:在酸性电解液环境下,与现有技术中以碳为基底的铂催化剂以及本发明实施例1所使用的NF相比,本发明实施例1的步骤b中制得的以NF为基底的MnMoO4纳米片具有更低的过电势,更高的催化活性。
(5)分别采用现有技术中以碳为基底的铂催化剂、本发明实施例1所使用的NF、本发明实施例1的步骤b中制得的以NF为基底的MnMoO4纳米片作为电解水制氢反应的工作电极、以银/氯化银作为参比电极、以石墨棒作为对电极,在浓度为1.0mol/L的KOH溶液中进行电解水制氢测试,并利用辰华760e电化学工作站以线性扫描伏安法(扫面范围为-2~-0.8V、扫速为2mV/s)分别进行测量,从而得到如图5所示的极化曲线图;其中,图5中的表示Ni foam表示本发明实施例1所使用的NF,MnMoO4/NF表示本发明实施例1的步骤b中制得的以NF为基底的MnMoO4纳米片,Pt/C表示现有技术中以碳为基底的铂催化剂。由图5可以看出:在碱性电解液环境下,与现有技术中以碳为基底的铂催化剂以及本发明实施例1所使用的NF相比,本发明实施例1的步骤b中制得的以NF为基底的MnMoO4纳米片具有更低的过电势,更高的催化活性。
(6)分别采用现有技术中以碳为基底的铂催化剂、本发明实施例1所使用的NF、本发明实施例1的步骤b中制得的以NF为基底的MnMoO4纳米片作为电解水制氢反应的工作电极、以银/氯化银作为参比电极、以石墨棒作为对电极,在浓度为1.0mol/L的PBS溶液中进行电解水制氢测试,并利用辰华760e电化学工作站以线性扫描伏安法(扫面范围为-1.5~-0.3V、扫速为2mV/s)分别进行测量,从而得到如图6所示极化曲线图;其中,图6中的表示Nifoam表示本发明实施例1所使用的NF,MnMoO4/NF表示本发明实施例1的步骤b中制得的以NF为基底的MnMoO4纳米片,Pt/C表示现有技术中以碳为基底的铂催化剂。由图6可以看出:在中性电解液环境下,与现有技术中以碳为基底的铂催化剂以及本发明实施例1所使用的NF相比,本发明实施例1的步骤b中制得的以NF为基底的MnMoO4纳米片具有更低的过电势,更高的催化活性。综合图4、图5和图6可知:与现有技术中以碳为基底的铂催化剂以及本发明实施例1所使用的NF相比,本发明实施例1的步骤b中制得的以NF为基底的MnMoO4纳米片在各种pH值的电解液环境中均可表现出优异的电解水催化性能。
进一步地,分别采用本发明实施例1的步骤b中制得的以NF为基底的MnMoO4纳米片以及现有电解水制氢领域中几种常见的非贵金属催化剂作为电解水制氢反应的工作电极进行电解水制氢性能检测,从而可以得到下表1~3所示的结果:
表1
在上表1中,对比例1~10中电解水制氢反应的工作电极均是现有电解水制氢领域中常见的适用于碱性电解液环境中的非贵金属催化剂;对比例1是以《美国化学会志》第139期中的论文《Electronic and Morphological Dual Modulation of Cobalt CarbonateHydroxides by Mn Doping toward Highly Efficient and Stable BifunctionalElectrocatalysts for Overall Water Splitting》所公开的Co1Mn1CH作为电解水制氢反应的工作电极,对比例2是以《美国化学会志》第133期中的论文《MoS2 NanoparticlesGrown on Graphene:An Advanced Catalyst for the Hydrogen Evolution Reaction》所公开的MoS2/RGO作为电解水制氢反应的工作电极,对比例3是以《德国应用化学》第51期中的论文《Molybdenum Boride and Carbide Catalyze Hydrogen Evolution in bothAcidic and Basic Solutions》所公开的MoB作为电解水制氢反应的工作电极,对比例4是以《化学科学》第8期中的论文《A one-dimensional porous carbon-supported Ni/Mo2Cdual catalyst for efficient water splitting》所公开的Ni/Mo2C-PC作为电解水制氢反应的工作电极,对比例5是以《材料化学杂志A》第4期中的论文《Partially amorphizedMnMoO4for highly efficient energy storage and the hydrogen evolutionreaction》所公开的无定型MnMoO4作为电解水制氢反应的工作电极,对比例6是以《先进能源材料》第7期中的论文《Defect-Engineered Ultrathinδ-MnO2Nanosheet Arrays asBifunctional Electrodes for Efficient Overall Water Splitting》所公开的δ-MnO2作为电解水制氢反应的工作电极,对比例7是以《电化学Acta》第213期中的论文《Low-costand highly efficient CoMoS4/NiMoS4-based electrocatalysts for hydrogenevolution reactions over a wide pH range》所公开的CoMoS4-H作为电解水制氢反应的工作电极,对比例8是以《材料化学杂志A》第3期中的论文《Self-supported NiMo hollownanorod array:an efficient 3D bifunctional catalytic electrode for overallwater splitting》所公开的NiMo HNRs/Ti mesh作为电解水制氢反应的工作电极,对比例9是以《英国皇家化学学会材料进展》第7期中的论文《A free standing porous Co/Moarchitecture as a robust bifunctional catalyst toward water splitting》所公开的Co3Mo合金作为电解水制氢反应的工作电极,对比例10是以《电化学Acta》第168期中的论文《3D macroporous MoS2 thin film:in situ hydrothermal preparation andapplication as a highly active hydrogen evolution electrocatalyst at all pHvalues》所公开的MoS2/Mo作为电解水制氢反应的工作电极。
表2
在上表2中,对比例11~19中电解水制氢反应的工作电极均是现有电解水制氢领域中常见的适用于中性电解液环境中的非贵金属催化剂;对比例11是以《应用催化B:环境》第196期中的论文《Flexible molybdenum phosphide nanosheet array electrodes forhydrogen evolution reaction in a wide pH range》所公开的MoP NA/CC作为电解水制氢反应的工作电极,对比例12是以《ACS可持续化学与工程》第4期中的论文《MolybdenumCarbide Anchored on Graphene Nanoribbons as Highly Efficient All-pH HydrogenEvolution Reaction Electrocatalyst》所公开的Mo2C-GNR作为电解水制氢反应的工作电极,对比例13是以《材料化学杂志A》第4期中的论文《A self-standing nanoporousMoP2nanosheet array:an advanced pH-universal catalytic electrode for thehydrogen evolution reaction》所公开的MoP2NS/CC作为电解水氢反应的工作电极,对比例14是以《电化学学报》第168期中的论文《Molybdenum sulfide nanosheet arrayssupported on Ti plate:an efficient hydrogen-evolving cathode over the wholepH range》所公开的MoS2/Ti plate作为电解水制氢反应的工作电极,对比例15是以《美国化学会志》第135期中的论文Electrodeposited Cobalt-Sulfide Catalyst forElectrochemical and Photoelectrochemical Hydrogen Generation from Water》所公开的CuMoS4 crystals作为电解水制氢反应的工作电极,对比例16是以《ACS催化》第7期中的论文《In Situ Fabrication of Ni–Mo Bimetal Sulfide Hybrid as an EfficientElectrocatalyst for Hydrogen Evolution over a Wide pH Range》所公开的NiS2/MoS2HNW作为电解水制氢反应的工作电极,对比例17是以《纳米级》第8期中的论文《Semimetallic MoP2:an active and stable hydrogen evolution electrocatalystover the whole pH range》所公开的MoP2NPs/Mo作为电解水制氢反应的工作电极,对比例18是以《材料化学杂志A》第2期中的论文《A 3D hybrid of layered MoS2/nitrogen-dopedgraphene nanosheet aerogels:an effective catalyst for hydrogen evolution inmicrobial electrolysis cells》所公开的MoS2-NS作为电解水制氢反应的工作电极,对比例19是以《美国化学会志》第137期中的论文《High-Index Faceted Ni3S2 NanosheetArrays as Highly Active and Ultrastable Electrocatalysts for Water Splitting》所公开的Ni3S2/NF合金作为电解水制氢反应的工作电极。
表3
在上表3中,对比例20~28中电解水制氢反应的工作电极均是现有电解水制氢领域中常见的适用于酸性电解液环境中的非贵金属催化剂;对比例20是以《先进材料》第26期中的论文《Closely Interconnected Network of Molybdenum PhosphideNanoparticles:A Highly Efficient Electrocatalyst for Generating Hydrogen fromWater》所公开的MoP作为电解水制氢反应的工作电极,对比例21是以《德国应用化学》第54期中的论文《Coupling Mo2C with Nitrogen-Rich Nanocarbon Leads to EfficientHydrogen-Evolution Electrocatalytic Sites》所公开的Mo2C@NC作为电解水制氢反应的工作电极,对比例22是以《能源与环境科学》第5期中的论文《Molybdenum Boride andCarbide CatalyzeHydrogen Evolution in both Acidic and Basic Solutions》所公开的MoS3particles作为电解水氢反应的工作电极,对比例23是以《能源与环境科学》第6期中的论文《Highly active and durable nanostructured molybdenum carbideelectrocatalysts for hydrogen production》所公开的Mo2C/CNT作为电解水制氢反应的工作电极,对比例24是以《纳米通讯》第11期中的论文《Core–shell MoO3–MoS2 Nanowiresfor Hydrogen Evolution:A Functional Design for Electrocatalytic Materials》所公开的C MoO3-MoS2/FTO作为电解水制氢反应的工作电极,对比例25是以《德国应用化学》第51期中的论文《Hydrogen-Evolution Catalysts Based on Non-Noble Metal Nickel–Molybdenum Nitride Nanosheets》所公开的MoN/C作为电解水制氢反应的工作电极,对比例26是以《应用表面科学》第425期中的论文《Mn doped MoS2/reduced graphene oxidehybrid for enhanced hydrogen evolution》所公开的Mn doped MoS2作为电解水制氢反应的工作电极,对比例27是以《美国化学会志》第135期中的论文《Enhanced HydrogenEvolution Catalysis from Chemically Exfoliated Metallic MoS2 Nanosheets》所公开的Metallic MoS2 nanosheets作为电解水制氢反应的工作电极,对比例28是以《新化学杂志》第40期中的论文《Template-directed approach to two-dimensional molybdenumphosphide–carbon nanocomposites with high catalytic activities in thehydrogen evolution reaction》所公开的MoP/2D porous carbon合金作为电解水制氢反应的工作电极。
综合表1、表2和表3可以看出:现有电解水制氢领域中几种常见的非贵金属催化剂只能适用于pH值较窄的电解液环境中,要么只能适用于碱性电解液环境中,要么只能适用于酸性电解液环境中,要么只能适用于中性电解液环境中;而本发明实施例1的步骤b中制得的以NF为基底的MnMoO4纳米片在酸性、中性、碱性等各种pH值的电解液环境中均具有很好的电解水催化活性。
综上可见,本发明实施例不仅在各种pH值的电解液环境中均具有良好的电解水催化活性,而且快速高效、成本低廉、制备简单、对环保无污染,适合大规模工业化生产。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种钼酸锰纳米片材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤A、将钼酸钠和氯化锰在水中混合在一起,使混合后溶液中钼酸钠浓度为0.5~1.5毫摩尔/升、氯化锰浓度为0.5~1.5毫摩尔/升,从而制得前驱体混合溶液;
步骤B、将基底置于所述前驱体混合溶液中,并将所述基底与前驱体混合溶液一起转移到高压釜中,然后在160~180℃下反应360~480分钟,再进行清洗和干燥,从而在所述基底上制得MnMoO4纳米片。
2.根据权利要求1所述的钼酸锰纳米片材料的制备方法,其特征在于,所述的基底采用泡沫镍、碳纤维布或钛箔。
3.根据权利要求1或2所述的钼酸锰纳米片材料的制备方法,其特征在于,所述的进行清洗和干燥包括:依次采用去离子水和乙醇对所述基底和基底上生长的MnMoO4纳米片进行超声清洗,以去除表面上附着的残余物质,然后对清洗后的所述基底和基底上生长的MnMoO4纳米片进行干燥。
4.一种钼酸锰纳米片材料,其特征在于,采用上述权利要求1至3中任一项所述的钼酸锰纳米片材料的制备方法制备而成。
5.根据权利要求4所述的钼酸锰纳米片材料,其特征在于,钼酸锰纳米片均匀生长在基底上。
6.上述权利要求4至5中任一项所述的钼酸锰纳米片材料在电化学分解水中的应用。
7.上述权利要求4至5中任一项所述的钼酸锰纳米片材料直接作为电化学分解水的工作电极。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111778517A (zh) * 2020-06-05 2020-10-16 北京化工大学 一种电极材料及其制备方法和应用
CN113764204A (zh) * 2021-09-01 2021-12-07 厦门理工学院 一种钼酸锰/硫化镍核壳阵列结构电极材料及其制备方法与应用
CN114471590A (zh) * 2022-01-20 2022-05-13 浙江大学 乒乓菊状多孔微纳非贵金属间化合物催化剂及其制备和应用
CN115072783A (zh) * 2022-07-05 2022-09-20 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所 一种在水热中通过相转化反应制备钼酸锰纳米材料的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012059523A1 (en) * 2010-11-03 2012-05-10 Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) Bulk catalyst precursors and method for obtaining such bulk catalyst precursors
CN102502847A (zh) * 2011-11-07 2012-06-20 河北联合大学 一种形貌规整钼酸锰纳米球的制备方法
CN102616857A (zh) * 2012-01-16 2012-08-01 渤海大学 一种钼酸锰微晶的制备方法
CN106229165A (zh) * 2016-09-21 2016-12-14 浙江大学 用于超级电容器的NiCo2O4@MnMoO4核壳结构多孔纳米材料及其制备方法
CN107032406A (zh) * 2017-05-08 2017-08-11 陕西科技大学 一种钼酸锰微纳米束及其制备方法
CN107459063A (zh) * 2017-07-25 2017-12-12 陕西科技大学 一种钼酸锰微纳米材料及其制备方法和应用
CN107570144A (zh) * 2017-09-24 2018-01-12 柳州若思纳米材料科技有限公司 一种钼酸锰光催化剂的制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012059523A1 (en) * 2010-11-03 2012-05-10 Centre National De La Recherche Scientifique (Cnrs) Bulk catalyst precursors and method for obtaining such bulk catalyst precursors
CN102502847A (zh) * 2011-11-07 2012-06-20 河北联合大学 一种形貌规整钼酸锰纳米球的制备方法
CN102616857A (zh) * 2012-01-16 2012-08-01 渤海大学 一种钼酸锰微晶的制备方法
CN106229165A (zh) * 2016-09-21 2016-12-14 浙江大学 用于超级电容器的NiCo2O4@MnMoO4核壳结构多孔纳米材料及其制备方法
CN107032406A (zh) * 2017-05-08 2017-08-11 陕西科技大学 一种钼酸锰微纳米束及其制备方法
CN107459063A (zh) * 2017-07-25 2017-12-12 陕西科技大学 一种钼酸锰微纳米材料及其制备方法和应用
CN107570144A (zh) * 2017-09-24 2018-01-12 柳州若思纳米材料科技有限公司 一种钼酸锰光催化剂的制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LULU WEN, ET AL.: ""MnMoO4 nanosheet array:an efficient electrocatalyst for hydrogen evolution reaction with enhanced activity over a wide pH range"", 《NANOTECHNOLOGY》 *
XIAODONG YAN, ET AL.: ""Partially amorphized MnMoO4 for highly efficient energy storage and the hydrogen evolution reaction"", 《J. MATER. CHEM. A》 *
YUNJIU CAO, ET AL.: ""MnMoO4•4H2O nanoplates grown on a Ni foam substrate for excellent electrochemical properties"", 《J. MATER. CHEM. A》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111778517A (zh) * 2020-06-05 2020-10-16 北京化工大学 一种电极材料及其制备方法和应用
CN113764204A (zh) * 2021-09-01 2021-12-07 厦门理工学院 一种钼酸锰/硫化镍核壳阵列结构电极材料及其制备方法与应用
CN113764204B (zh) * 2021-09-01 2023-12-12 厦门理工学院 一种钼酸锰/硫化镍核壳阵列结构电极材料及其制备方法与应用
CN114471590A (zh) * 2022-01-20 2022-05-13 浙江大学 乒乓菊状多孔微纳非贵金属间化合物催化剂及其制备和应用
CN114471590B (zh) * 2022-01-20 2023-01-10 浙江大学 乒乓菊状多孔微纳非贵金属间化合物催化剂及其制备和应用
CN115072783A (zh) * 2022-07-05 2022-09-20 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所 一种在水热中通过相转化反应制备钼酸锰纳米材料的方法
CN115072783B (zh) * 2022-07-05 2023-04-11 江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所 一种在水热中通过相转化反应制备钼酸锰纳米材料的方法

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