CN109939699A - 一种钼掺杂二硫化钒微米花材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种钼掺杂二硫化钒微米花材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钼掺杂二硫化钒微米花材料及其制备方法和应用。钼掺杂二硫化钒微米花材料由钼掺杂二硫化钒纳米片自组装构成，其制备方法是将钒源、钼源和氨水加入至水中，搅拌至透明，再加入硫源，搅拌得到混合溶液；再将混合液进行一步水热反应，反应产物经洗涤、干燥，即得钼掺杂二硫化钒微米花材料；该制备方法工艺简单、成本低、产率高、条件温和、所需设备简单、对环境友好，可以实现大规模生产。将钼掺杂二硫化钒微米花材料应用到电催化析氢反应中表现出优异的催化活性，其过电位低至‑0.243V(相对标准氢电极)，塔菲尔斜率低至52.6mV/dec。

Description

一种钼掺杂二硫化钒微米花材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种电催化材料，具体涉及一种钼掺杂二硫化钒微米花材料，还涉及其制备方法和在电催化析氢反应中的应用，属于电催化材料制备技术领域。
背景技术
当前，化石燃料的过度消耗已经引起了全球气候变暖等一系列极其严重的环境问题。开发清洁高效的可再生能源是今后能源发展的方向。在众多的能源载体中，氢气能源因具有高能量密度和清洁可再生等优点被认为是建设未来能源基础设施的绿色高效能源载体。电催化裂解水产氢作为一种清洁、高效、安全、操作简单的产氢方法在诸多产氢途径中脱颖而出。在电催化裂解水过程中采用合适的电催化剂可以显著降低析氢反应的过电位，促进析氢反应的进行。铂基材料被认为是目前最高效的电催化裂解水产氢催化剂，但是其昂贵的价格和有限的储量大大地限制了其工业化应用。因此，开发廉价、地球储量丰富、高效的析氢电催化剂迫在眉睫。
近年来，过渡金属硫化物由于催化析氢活性高、成本低、稳定性好等优点，作为电催化裂解水产氢催化剂受到了越来越多的关注。作为过渡金属硫化物的典型代表，二硫化钒由于其稳定的结构、固有的金属特性和独特的电子结构，正逐渐成为一种极具发展前景的析氢电催化剂。目前，二硫化钒的主要合成方法有化学气相沉积法和水热法。美国莱斯大学的Jun Lou团队利用化学气相沉积法成功合成出一种单晶二硫化钒纳米片，在作为析氢电催化剂时表现出较高的析氢活性[Advanced Materials,2015,27(37):5605-5609]。但这种合成方法产量低、成本高、设备复杂并有有毒气体排出，因此很难实现工业化应用。水热合成法具有产量高、成本低、设备简单、合成温度低、对环境友好等优点，并且合成出的二硫化钒材料产品尺寸均一、结晶度高，可以实现大规模生产。但水热法合成出的纯二硫化钒材料在作为析氢电催化剂时，析氢活性普遍较低[ACS applied materials&interfaces,2017,9(48):42139-42148]。因此，通过改性调控提高水热合成二硫化钒材料的析氢性能，对其工业化生产及作为电催化剂的应用具有重要的意义。
发明内容
针对现有水热合成二硫化钒材料电催化析氢活性低等问题，本发明的第一个目的是在于提供一种具有优异电催化析氢活性的钼掺杂二硫化钒微米花材料。
本发明的第二个目的是在于提供一种钼掺杂二硫化钒微米花材料的制备方法，该制备方法简单、成本低、产量高、合成温度低，且不需要大型设备和苛刻的反应条件，可以实现大规模生产。
本发明的第三个目的是在于提供一种钼掺杂二硫化钒微米花材料的应用，将其作为电催化活性材料应用于电催化析氢反应，表现出优异的析氢性能，其过电位低至-0.243V(相对标准氢电极)，塔菲尔斜率低至52.6mV/dec。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种钼掺杂二硫化钒微米花材料，其具有微米花层状结构；所述微米花层状结构由钼掺杂二硫化钒纳米片自组装构成。
本发明的钼掺杂二硫化钒微米花材料具有特殊的花状结构，由纳米片状钼掺杂二硫化钒自组装形成微米级大小的花状结构，其比表面积大，暴露的活性位点多，具有更好的催化活性。特别是钼的掺杂，可以减小微米花的直径，增大其比表面积，调控二硫化钒的电子结构，扩大二硫化钒微米花层状结构的层间距，增加其活性位点数目，显著提高其电催化析氢活性。
本发明的钼掺杂二硫化钒微米花材料包含Mo、V、S三种元素，其物相为单一的二硫化钒物相。
优选的方案，所述钼掺杂二硫化钒微米花材料中Mo与V的原子比为(0.01～0.15)：(0.99～0.85)。大量实验表明，钼的掺杂量在一定范围内可以改善二硫化钒微米花材料的催化活性，且Mo与V的原子比在(0.01～0.15)：(0.99～0.85)范围内时，随着Mo原子比的增大，相应的钼掺杂二硫化钒材料的催化活性先增加后趋于稳定；但是当Mo与V的原子比大于0.15：0.85时，钼掺杂二硫化钒微米花材料很难有效合成。
优选的方案，所述微米花层状结构的层间距为微米花的直径为1～9微米。相比一般的未掺杂钼的二硫化钒微米花材料，经钼掺杂的二硫化钒微米花材料具有扩大的层间距和相对小的微米花直径，表现出更优异的电催化析氢活性。
本发明还提供了一种钼掺杂二硫化钒微米花材料的制备方法，该方法是将钒源、钼源和氨水加入至水中，搅拌至透明，再加入硫源，搅拌得到混合溶液；将所述混合溶液转移至高压反应釜内，进行水热反应，水热反应所得产物经过洗涤，干燥，即得。
优选的方案，钼源中的钼、钒源中的钒与硫源中的硫的原子比为(0.01～0.15)：(0.99～0.85)：(5～10)。
优选的方案，所述钼源可以采用常见的钼酸盐，一般为钼酸铵和/或钼酸钠。
优选的方案，所述钒源可以采用常见的钒酸盐或偏钒酸盐。一般为偏钒酸铵和/或钒酸钠。
优选的方案，所述硫源包括硫脲和/或硫代乙酰胺。
优选的方案，所述水热反应条件：温度为140℃～220℃，反应时间为12～36h。水热反应过程中混合溶液在高压反应釜内的填充体积比为60～80％。
优选的方案，所述洗涤过程中依次采用无水乙醇和除氧水进行洗涤。除氧水是采用去离子水预先通氮气或氩气除去溶解氧。
优选的方案，所述干燥方式为真空冷冻干燥或50℃～80℃下真空干燥。
本发明还提供了一种钼掺杂二硫化钒微米花材料的应用，将其作为电催化活性材料应用于电催化析氢反应。
本发明的钼掺杂二硫化钒微米花材料作为电催化剂应用于电催化析氢反应表现出优异的析氢性能，其过电位低至-0.243V(相对标准氢电极)，塔菲尔斜率低至52.6mV/dec。
相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益技术效果：
1)本发明通过引入钼异质原子调控二硫化钒的电子结构，扩大二硫化钒微米花层状结构的层间距，减小微米花的直径，增大其比表面积，增加其活性位点数目，将钼掺杂二硫化钒微米花材料作为活性材料应用于电催化析氢反应时，其电催化析氢活性远远高于水热法制备的未掺杂的二硫化钒微米花材料，其过电位低至-0.243V(相对标准氢电极)，塔菲尔斜率低至52.6mV/dec。
2)本发明通过水热法合成的钼掺杂二硫化钒微米花材料与化学气相沉积法制备的未掺杂的单晶二硫化钒纳米片材料的电催化析氢性能接近，但本发明采用的制备方法是一步水热反应直接合成最终产物，相对化学气相沉积法，具有合成路径简单，工艺条件温和，成本低，产率高，对环境友好，所需设备简单，可以满足工业化生产等优势。
附图说明
【图1】为本发明实施例1～5中钼掺杂二硫化钒微米花材料及对比实施例中未掺杂二硫化钒微米花材料的XRD图谱。
【图2】为本发明实施例1～5中钼掺杂二硫化钒微米花材料及对比实施例中未掺杂二硫化钒微米花材料的Raman图谱。
【图3】为本发明实施例1中钼掺杂二硫化钒微米花材料的SEM形貌。
【图4】为本发明实施例1中钼掺杂二硫化钒微米花材料的EDS面扫描分析。
【图5】为本发明实施例1～5中钼掺杂二硫化钒微米花析氢电催化剂及对比实施例中未掺杂二硫化钒微米花析氢电催化剂在0.5mol/L硫酸溶液中的极化曲线(经iR补偿)。
【图6】为本发明实施例1～5中钼掺杂二硫化钒微米花析氢电催化剂及对比实施例中未掺杂二硫化钒微米花析氢电催化剂在0.5mol/L硫酸溶液中的塔菲尔曲线。
【图7】为本发明对比实施例中未掺杂二硫化钒微米花材料的SEM形貌。
【图8】为本发明对比实施例中未掺杂二硫化钒微米花材料的EDS面扫描分析。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致的描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
实施例1：
称取0.2106g偏钒酸铵、2mL氨水、0.0392g钼酸铵，将其先后加入35mL的去离子水中，以200r/min的搅拌速度进行磁力搅拌使之溶解成透明溶液；然后称取1.5026g硫代乙酰胺加入上述透明溶液，并继续搅拌使之完全溶解成淡黄色溶液。将上述淡黄色溶液倒入聚四氟乙烯内胆中后密封，继而将聚四氟乙烯内胆装入不锈钢反应釜中并拧紧，然后将其置于160℃的烘箱内保温24h。自然冷却至室温后，依次用无水乙醇、除氧的去离子水洗涤所得产物；然后将其放入冰箱中冷冻12h，之后置于冷冻干燥机中-50℃真空干燥30h，即得钼掺杂的二硫化钒微米花材料。
使用X射线衍射仪(XRD)和拉曼光谱仪(Raman)来表征上述获得的钼掺杂二硫化钒微米花材料的结构，如图1和图2所示，结果表明该钼掺杂二硫化钒微米花材料为单一的二硫化钒物相，无其他杂质相存在，并根据布拉格方程，计算出其(001)晶面的面间距约为用扫描电子显微镜(SEM)表征上述钼掺杂二硫化钒微米花材料的形貌，如图3所示，从图中可以看出，该钼掺杂二硫化钒材料由纳米片自组装成微米花层状结构，微米花的直径约为2～4微米；用能谱仪(EDS)对上述钼掺杂二硫化钒微米花材料进行面扫描分析，如图4所示，结果表明该材料包含Mo、V、S三种元素，并均匀分布。
称取5mg钼掺杂二硫化钒微米花材料，加入到1mL的除氧水-异丙醇混合溶液中(除氧水与异丙醇的体积比为4:1)，同时加入30μL Nafion溶液，超声1h得到黑色的混合分散液。使用移液器取5μL上述分散液滴涂在直径为3mm的玻碳电极表面(负载量：0.343mg/cm-2)，然后将修饰的电极自然晾干。采用三电极体系对钼掺杂二硫化钒微米花材料的电化学析氢性能进行测试，以碳棒为对电极，Hg|Hg2SO4电极为参比电极，涂有钼掺杂二硫化钒微米花材料的玻碳电极为工作电极，0.5mol/L硫酸溶液为电解液，测试仪器为上海辰华CHI660E电化学工作站。线性伏安曲线的线性扫描范围为0～-1.0V(相对标准氢电极)之间，扫描速度为3mV/s，所有测试均在恒温25℃水浴环境下进行。测试结果如图5和图6所示，经数据处理和计算，其电催化析氢的过电位为-0.243V(相对标准氢电极)，塔菲尔斜率为52.6mV/dec。
实施例2：
称取0.1989g偏钒酸铵、2mL氨水、0.0588g钼酸铵，将其先后加入35mL的去离子水中，以200r/min的搅拌速度进行磁力搅拌使之溶解成透明溶液；然后称取1.5026g硫代乙酰胺加入上述透明溶液，并继续搅拌使之完全溶解成淡黄色溶液。将上述淡黄色溶液倒入聚四氟乙烯内胆中后密封，继而将聚四氟乙烯内胆装入不锈钢反应釜中并拧紧，然后将其置于160℃的烘箱内保温24h。自然冷却至室温后，依次用无水乙醇、除氧的去离子水洗涤所得产物；然后将其放入冰箱中冷冻12h，之后置于冷冻干燥机中-50℃真空干燥30h，即得钼掺杂的二硫化钒微米花材料。
使用XRD和Raman来表征上述获得的钼掺杂二硫化钒微米花材料的结构，如图1和图2所示，结果表明该钼掺杂二硫化钒微米花材料为单一的二硫化钒物相，无其他杂质相存在，并根据布拉格方程，计算出其(001)晶面的面间距约为用SEM表征上述钼掺杂二硫化钒微米花材料的形貌，该钼掺杂二硫化钒材料由纳米片自组装成微米花层状结构，微米花的直径约为1～3微米；用EDS对上述钼掺杂二硫化钒微米花材料进行面扫描分析，结果表明该材料包含Mo、V、S三种元素，并均匀分布。
称取5mg钼掺杂二硫化钒微米花材料，加入到1mL的除氧水-异丙醇混合溶液中(除氧水与异丙醇的体积比为4:1)，同时加入30μL Nafion溶液，超声1h得到黑色的混合分散液。使用移液器取5μL上述分散液滴涂在直径为3mm的玻碳电极表面(负载量：0.343mg/cm-2)，然后将修饰的电极自然晾干。采用三电极体系对钼掺杂二硫化钒微米花材料的电化学析氢性能进行测试，以碳棒为对电极，Hg|Hg2SO4电极为参比电极，涂有钼掺杂二硫化钒微米花材料的玻碳电极为工作电极，0.5mol/L硫酸溶液为电解液，测试仪器为上海辰华CHI660E电化学工作站。线性伏安曲线的线性扫描范围为0～-1.0V(相对标准氢电极)之间，扫描速度为3mV/s，所有测试均在恒温25℃水浴环境下进行。测试结果如图5和图6所示，经数据处理和计算，其电催化析氢的过电位为-0.263V(相对标准氢电极)，塔菲尔斜率为56.9mV/dec。
实施例3：
称取0.2223g偏钒酸铵、2mL氨水、0.0196g钼酸铵，将其先后加入35mL的去离子水中，以200r/min的搅拌速度进行磁力搅拌使之溶解成透明溶液；然后称取1.5026g硫代乙酰胺加入上述透明溶液，并继续搅拌使之完全溶解成淡黄色溶液。将上述淡黄色溶液倒入聚四氟乙烯内胆中后密封，继而将聚四氟乙烯内胆装入不锈钢反应釜中并拧紧，然后将其置于160℃的烘箱内保温24h。自然冷却至室温后，依次用无水乙醇、除氧的去离子水洗涤所得产物；然后将其放入真空干燥箱中60℃真空干燥24h，即得钼掺杂的二硫化钒微米花材料。
使用XRD和Raman来表征上述获得的钼掺杂二硫化钒微米花材料的结构，如图1和图2所示，结果表明该钼掺杂二硫化钒微米花材料为单一的二硫化钒物相，无其他杂质相存在，并根据布拉格方程，计算出其(001)晶面的面间距约为用SEM表征上述钼掺杂二硫化钒微米花材料的形貌，该钼掺杂二硫化钒材料由纳米片自组装成微米花层状结构，微米花的直径约为3～5微米；用EDS对上述钼掺杂二硫化钒微米花材料进行面扫描分析，结果表明该材料包含Mo、V、S三种元素，并均匀分布。
称取5mg钼掺杂二硫化钒微米花材料，加入到1mL的除氧水-异丙醇混合溶液中(除氧水与异丙醇的体积比为4:1)，同时加入30μL Nafion溶液，超声1h得到黑色的混合分散液。使用移液器取5μL上述分散液滴涂在直径为3mm的玻碳电极表面(负载量：0.343mg/cm-2)，然后将修饰的电极自然晾干。采用三电极体系对钼掺杂二硫化钒微米花材料的电化学析氢性能进行测试，以碳棒为对电极，Hg|Hg2SO4电极为参比电极，涂有钼掺杂二硫化钒微米花材料的玻碳电极为工作电极，0.5mol/L硫酸溶液为电解液，测试仪器为上海辰华CHI660E电化学工作站。线性伏安曲线的线性扫描范围为0～-1.0V(相对标准氢电极)之间，扫描速度为3mV/s，所有测试均在恒温25℃水浴环境下进行。测试结果如图5和图6所示，经数据处理和计算，其电催化析氢的过电位为-0.299V(相对标准氢电极)，塔菲尔斜率为77.1mV/dec。
实施例4：
称取0.2270g偏钒酸铵、2mL氨水、0.0118g钼酸铵，将其先后加入35mL的去离子水中，以200r/min的搅拌速度进行磁力搅拌使之溶解成透明溶液；然后称取0.7513g硫代乙酰胺加入上述透明溶液，并继续搅拌使之完全溶解成淡黄色溶液。将上述淡黄色溶液倒入聚四氟乙烯内胆中后密封，继而将聚四氟乙烯内胆装入不锈钢反应釜中并拧紧，然后将其置于160℃的烘箱内保温24h。自然冷却至室温后，依次用无水乙醇、除氧的去离子水洗涤所得产物；然后将其放入真空干燥箱中60℃真空干燥24h，即得钼掺杂的二硫化钒微米花材料。
使用XRD和Raman来表征上述获得的钼掺杂二硫化钒微米花材料的结构，如图1和图2所示，结果表明该钼掺杂二硫化钒微米花材料为单一的二硫化钒物相，无其他杂质相存在，并根据布拉格方程，计算出其(001)晶面的面间距约为用SEM表征上述钼掺杂二硫化钒微米花材料的形貌，该钼掺杂二硫化钒材料由纳米片自组装成微米花层状结构，微米花的直径约为3～6微米；用EDS对上述钼掺杂二硫化钒微米花材料进行面扫描分析，结果表明该材料包含Mo、V、S三种元素，并均匀分布。
称取5mg钼掺杂二硫化钒微米花材料，加入到1mL的除氧水-异丙醇混合溶液中(除氧水与异丙醇的体积比为4:1)，同时加入30μL Nafion溶液，超声1h得到黑色的混合分散液。使用移液器取5μL上述分散液滴涂在直径为3mm的玻碳电极表面(负载量：0.343mg/cm-2)，然后将修饰的电极自然晾干。采用三电极体系对钼掺杂二硫化钒微米花材料的电化学析氢性能进行测试，以碳棒为对电极，Hg|Hg2SO4电极为参比电极，涂有钼掺杂二硫化钒微米花材料的玻碳电极为工作电极，0.5mol/L硫酸溶液为电解液，测试仪器为上海辰华CHI660E电化学工作站。线性伏安曲线的线性扫描范围为0～-1.0V(相对标准氢电极)之间，扫描速度为3mV/s，所有测试均在恒温25℃水浴环境下进行。测试结果如图5和图6所示，经数据处理和计算，其电催化析氢的过电位为-0.347V(相对标准氢电极)，塔菲尔斜率为113.7mV/dec。
实施例5：
称取0.2316g偏钒酸铵、2mL氨水、0.0039g钼酸铵，将其先后加入35mL的去离子水中，以200r/min的搅拌速度进行磁力搅拌使之溶解成透明溶液；然后称取0.7513g硫代乙酰胺加入上述透明溶液，并继续搅拌使之完全溶解成淡黄色溶液。将上述淡黄色溶液倒入聚四氟乙烯内胆中后密封，继而将聚四氟乙烯内胆装入不锈钢反应釜中并拧紧，然后将其置于160℃的烘箱内保温24h。自然冷却至室温后，依次用无水乙醇、除氧的去离子水洗涤所得产物；然后将其放入真空干燥箱中60℃真空干燥24h，即得钼掺杂的二硫化钒微米花材料。
使用XRD和Raman来表征上述获得的钼掺杂二硫化钒微米花材料的结构，如图1和图2所示，结果表明该钼掺杂二硫化钒微米花材料为单一的二硫化钒物相，无其他杂质相存在，并根据布拉格方程，计算出其(001)晶面的面间距约为用SEM表征上述钼掺杂二硫化钒微米花材料的形貌，该钼掺杂二硫化钒材料由纳米片自组装成微米花层状结构，微米花的直径约为3～8微米；用EDS对上述钼掺杂二硫化钒微米花材料进行面扫描分析，结果表明该材料包含Mo、V、S三种元素，并均匀分布。
称取5mg钼掺杂二硫化钒微米花材料，加入到1mL的除氧水-异丙醇混合溶液中(除氧水与异丙醇的体积比为4:1)，同时加入30μL Nafion溶液，超声1h得到黑色的混合分散液。使用移液器取5μL上述分散液滴涂在直径为3mm的玻碳电极表面(负载量：0.343mg/cm-2)，然后将修饰的电极自然晾干。采用三电极体系对钼掺杂二硫化钒微米花材料的电化学析氢性能进行测试，以碳棒为对电极，Hg|Hg2SO4电极为参比电极，涂有钼掺杂二硫化钒微米花材料的玻碳电极为工作电极，0.5mol/L硫酸溶液为电解液，测试仪器为上海辰华CHI660E电化学工作站。线性伏安曲线的线性扫描范围为0～-1.0V(相对标准氢电极)之间，扫描速度为3mV/s，所有测试均在恒温25℃水浴环境下进行。测试结果如图5和图6所示，经数据处理和计算，其电催化析氢的过电位为-0.416V(相对标准氢电极)，塔菲尔斜率为217.2mV/dec。
对比实施例：
称取0.2340g偏钒酸铵、2mL氨水，将其先后加入35mL的去离子水中，以200r/min的搅拌速度进行磁力搅拌使之溶解成透明溶液；然后称取0.7513g硫代乙酰胺加入上述透明溶液，并继续搅拌使之完全溶解成淡黄色溶液。将上述淡黄色溶液倒入聚四氟乙烯内胆中后密封，继而将聚四氟乙烯内胆装入不锈钢反应釜中并拧紧，然后将其置于160℃的烘箱内保温24h。自然冷却至室温后，依次用无水乙醇、除氧的去离子水洗涤所得产物；然后将其放入冰箱中冷冻12h，之后置于冷冻干燥机中-50℃真空干燥30h，即得二硫化钒微米花材料。
使用XRD和Raman来表征上述获得的二硫化钒微米花材料的结构，如图1和图2所示，结果表明该二硫化钒微米花材料为单一的二硫化钒物相，无其他杂质相存在，并根据布拉格方程，计算出其(001)晶面的面间距约为用SEM表征上述二硫化钒微米花材料的形貌，如图7所示，该二硫化钒材料由纳米片自组装成微米花层状结构，微米花的直径约为4～9微米；用EDS对上述二硫化钒微米花材料进行面扫描分析，如图8所示，结果表明该材料包含V、S两种元素，并均匀分布。
称取5mg二硫化钒微米花材料，加入到1mL的除氧水-异丙醇混合溶液中(除氧水与异丙醇的体积比为4:1)，同时加入30μL Nafion溶液，超声1h得到黑色的混合分散液。使用移液器取5μL上述分散液滴涂在直径为3mm的玻碳电极表面(负载量：0.343mg/cm-2)，然后将修饰的电极自然晾干。采用三电极体系对二硫化钒微米花材料的电化学析氢性能进行测试，以碳棒为对电极，Hg|Hg2SO4电极为参比电极，涂有二硫化钒微米花材料的玻碳电极为工作电极，0.5mol/L硫酸溶液为电解液，测试仪器为上海辰华CHI660E电化学工作站。线性伏安曲线的线性扫描范围为0～-1.0V(相对标准氢电极)之间，扫描速度为3mV/s，所有测试均在恒温25℃水浴环境下进行。测试结果如图5和图6所示，经数据处理和计算，其电催化析氢的过电位为-0.922V(相对标准氢电极)，塔菲尔斜率为305.4mV/dec。
以上所述仅是本发明的部分实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改、变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种钼掺杂二硫化钒微米花材料，其特征在于：具有微米花层状结构；所述微米花层状结构由钼掺杂二硫化钒纳米片自组装构成。
2.根据权利要求1所述的一种钼掺杂二硫化钒微米花材料，其特征在于：所述钼掺杂二硫化钒微米花材料中Mo与V的原子比为(0.01～0.15)：(0.99～0.85)，物相为单一的二硫化钒物相。
3.根据权利要求1或2所述的一种钼掺杂二硫化钒微米花材料，其特征在于：所述微米花层状结构的层间距为微米花的直径为1～9微米。
4.权利要求1～3任一项所述的一种钼掺杂二硫化钒微米花材料的制备方法，其特征在于：将钒源、钼源和氨水加入至水中，搅拌至透明，再加入硫源，搅拌得到混合溶液；将所述混合溶液转移至高压反应釜内，进行水热反应，水热反应产物经过洗涤，干燥，即得。
5.根据权利要求4所述的一种钼掺杂二硫化钒微米花材料的制备方法，其特征在于：钼源中的钼、钒源中的钒与硫源中的硫的原子比为(0.01～0.15)：(0.99～0.85)：(5～10)。
6.根据权利要求4或5所述的一种钼掺杂二硫化钒微米花材料的制备方法，其特征在于：
所述钼源包括钼酸铵和/或钼酸钠；
所述钒源包括偏钒酸铵和/或钒酸钠；
所述硫源包括硫脲和/或硫代乙酰胺。
7.根据权利要求4所述的钼掺杂二硫化钒微米花材料的制备方法，其特征在于：所述水热反应条件：混合溶液在高压反应釜内的填充体积比为60～80％，温度为140℃～220℃，反应时间为12～36h。
8.根据权利要求4所述的钼掺杂二硫化钒微米花材料的制备方法，其特征在于：所述洗涤过程中依次采用无水乙醇和除氧水进行洗涤。
9.权利要求1～3任一项所述的钼掺杂二硫化钒微米花材料的应用，其特征在于：作为电催化活性材料应用于电催化析氢反应。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110368955A (zh) * 2019-08-12 2019-10-25 陕西科技大学 一种VS2/CdS复合光催化剂的制备方法
CN110820006A (zh) * 2019-11-12 2020-02-21 陕西科技大学 一种MoS2纳米带嵌入的VS2微米花自支撑电极及其制备方法和应用
CN112242526A (zh) * 2020-10-20 2021-01-19 青岛科技大学 一种Mo掺杂VS4镁离子电池正极材料及其应用
CN112490438A (zh) * 2020-11-27 2021-03-12 青岛科技大学 一种镁离子电池正极材料Mo-VS4/N-GNTs及其应用
CN113193198A (zh) * 2021-04-30 2021-07-30 陕西科技大学 一种钴掺杂二硫化钒微米片及其制备方法
CN113604835A (zh) * 2021-07-21 2021-11-05 北京化工大学 用于enrr的电催化材料b-vs2的制备方法
CN113912114A (zh) * 2021-07-16 2022-01-11 北京化工大学 用于enrr的电催化材料vs2的制备方法
CN113998739A (zh) * 2021-03-26 2022-02-01 浙江理工大学 一种钠离子电池负极材料的制备方法
CN114975963A (zh) * 2022-06-28 2022-08-30 陕西科技大学 一种协同促进高容量高赝电容储钠的vs2/s复合材料及其制备方法和应用
CN115011991A (zh) * 2022-06-21 2022-09-06 北京化工大学 用于ENRR的电催化材料CNTs-VS2的制备方法
CN115928126A (zh) * 2022-11-25 2023-04-07 张家港氢云新能源研究院有限公司 一种电解水析氢催化剂的生产工艺
WO2023174768A1 (fr) 2022-03-18 2023-09-21 IFP Energies Nouvelles Matériau catalytique à base d'un élément du groupe vib et d'un élément du groupe ivb pour la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140117189A (ko) * 2013-03-26 2014-10-07 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 바나듐 설파이드 및 환원형 그래파이트 옥사이드의 하이브리드 제조방법 및 상기 하이브리드를 포함한 리튬 이온 배터리
CN104393294A (zh) * 2014-11-27 2015-03-04 江苏理工学院 一种花状二硫化钼微球的制备方法
CN105819507A (zh) * 2016-04-29 2016-08-03 陕西科技大学 一种纳米片自组装微米花状vs2的制备方法及应用
CN107840368A (zh) * 2017-11-21 2018-03-27 陕西科技大学 一种纳米片自组装亚微米花状m相二氧化钒粉体及其制备方法
CN108298583A (zh) * 2018-02-06 2018-07-20 北京大学 制备垂直过渡金属硫化物纳米片阵列的方法及电催化析氢催化剂
CN109019686A (zh) * 2018-10-01 2018-12-18 湘潭大学 一种气凝胶状二硫化钒纳米材料的制备方法和应用
CN109603857A (zh) * 2018-12-25 2019-04-12 陕西科技大学 一种钴掺杂的硫化钒电催化剂的制备及应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140117189A (ko) * 2013-03-26 2014-10-07 국립대학법인 울산과학기술대학교 산학협력단 바나듐 설파이드 및 환원형 그래파이트 옥사이드의 하이브리드 제조방법 및 상기 하이브리드를 포함한 리튬 이온 배터리
CN104393294A (zh) * 2014-11-27 2015-03-04 江苏理工学院 一种花状二硫化钼微球的制备方法
CN105819507A (zh) * 2016-04-29 2016-08-03 陕西科技大学 一种纳米片自组装微米花状vs2的制备方法及应用
CN107840368A (zh) * 2017-11-21 2018-03-27 陕西科技大学 一种纳米片自组装亚微米花状m相二氧化钒粉体及其制备方法
CN108298583A (zh) * 2018-02-06 2018-07-20 北京大学 制备垂直过渡金属硫化物纳米片阵列的方法及电催化析氢催化剂
CN109019686A (zh) * 2018-10-01 2018-12-18 湘潭大学 一种气凝胶状二硫化钒纳米材料的制备方法和应用
CN109603857A (zh) * 2018-12-25 2019-04-12 陕西科技大学 一种钴掺杂的硫化钒电催化剂的制备及应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AMIN AZIZI ET.AL: "Individual Mo Dopant Atoms in WS2 monolayers：Atomic Structure and Induced Strain", 《MICROSCOPY AND MICROANALYSIS》 *
QU ET.AL: "Effect of Doping on Hydrogen Evolution Reaction of Vanadium Disulfide Monolayer", 《NANOSCALE RESEARCH LETTERS》 *
YUANJU QU ET.AL: "Ultra-high electrocatalytic activity of VS2 nanoflowers for efficient hydrogen evolution reaction", 《JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A》 *

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110368955A (zh) * 2019-08-12 2019-10-25 陕西科技大学 一种VS2/CdS复合光催化剂的制备方法
CN110368955B (zh) * 2019-08-12 2022-06-07 陕西科技大学 一种VS2/CdS复合光催化剂的制备方法
CN110820006A (zh) * 2019-11-12 2020-02-21 陕西科技大学 一种MoS2纳米带嵌入的VS2微米花自支撑电极及其制备方法和应用
CN112242526A (zh) * 2020-10-20 2021-01-19 青岛科技大学 一种Mo掺杂VS4镁离子电池正极材料及其应用
NL2028807A (en) * 2020-10-20 2021-09-16 Qingdao Univ Of Science And Technology Mo-doped vs4 cathode material for magnesium ion battery and use thereof
CN112242526B (zh) * 2020-10-20 2022-04-05 青岛科技大学 一种Mo掺杂VS4镁离子电池正极材料
CN112490438A (zh) * 2020-11-27 2021-03-12 青岛科技大学 一种镁离子电池正极材料Mo-VS4/N-GNTs及其应用
CN113998739A (zh) * 2021-03-26 2022-02-01 浙江理工大学 一种钠离子电池负极材料的制备方法
CN113193198A (zh) * 2021-04-30 2021-07-30 陕西科技大学 一种钴掺杂二硫化钒微米片及其制备方法
CN113912114A (zh) * 2021-07-16 2022-01-11 北京化工大学 用于enrr的电催化材料vs2的制备方法
CN113604835A (zh) * 2021-07-21 2021-11-05 北京化工大学 用于enrr的电催化材料b-vs2的制备方法
CN113604835B (zh) * 2021-07-21 2023-10-20 北京化工大学 用于enrr的电催化材料b-vs2的制备方法
WO2023174768A1 (fr) 2022-03-18 2023-09-21 IFP Energies Nouvelles Matériau catalytique à base d'un élément du groupe vib et d'un élément du groupe ivb pour la production d'hydrogène par électrolyse de l'eau
FR3133544A1 (fr) 2022-03-18 2023-09-22 IFP Energies Nouvelles Matériau catalytique à base d’un élément du groupe VIB et d’un élément du groupe IVB pour la production d’hydrogène par électrolyse de l’eau
CN115011991A (zh) * 2022-06-21 2022-09-06 北京化工大学 用于ENRR的电催化材料CNTs-VS2的制备方法
CN115011991B (zh) * 2022-06-21 2023-07-25 北京化工大学 用于ENRR的电催化材料CNTs-VS2的制备方法
CN114975963A (zh) * 2022-06-28 2022-08-30 陕西科技大学 一种协同促进高容量高赝电容储钠的vs2/s复合材料及其制备方法和应用
CN115928126A (zh) * 2022-11-25 2023-04-07 张家港氢云新能源研究院有限公司 一种电解水析氢催化剂的生产工艺
CN115928126B (zh) * 2022-11-25 2024-03-29 张家港氢云新能源研究院有限公司 一种电解水析氢催化剂的生产工艺

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