CN110575839B - M2c/碳纳米片复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电催化材料领域，具体涉及M2C/碳纳米片复合材料及其制备方法和应用。所述复合材料包括多孔碳纳米片基体，以及生长在所述多孔碳纳米片基体上的M2C颗粒，其中，M为Mo元素和/或W元素。所得复合材料催化剂具有很大的比表面积和电化学活性面积，能够暴露更多活性位点，使得催化剂电催化析氢能力得到极大的增强。
Description
技术领域
本发明涉及电催化材料领域，具体涉及M2C/碳纳米片复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
环境污染和能源危机已成为可持续发展需要解决的主要问题。解决问题的关键是寻找一种干净的可再生能源代替不可再生、会产生温室气体的化石燃料。通过电催化分解水制氢被认为是一种有效的解决方法。
目前，用于电催化析氢的催化剂主要是采用含Pt贵金属电催化剂。但是由于贵金属的储量稀少，价格昂贵限制了它们的应用。因此，开发一种价格低廉，储量丰富的非贵金属电催化剂具有重要意义。
目前为止，基于过渡金属的复合物电催化剂(如过渡金属硫化物、碳化物、氮化物、磷化物、氧化物及氢氧化物)被广泛用于电催化产氢。其中，碳化钼由于其与Pt相类似的电子结构吸引了人们广泛的兴趣。碳化钼的电催化性能主要是基于催化活性区域的暴露和良好的导电性。但是现有的碳化钼合成方法都需要高温，并且这种方法会导致颗粒聚集，从而具有较小的比表面积，进而减少催化活性区域、降低催化性能。为了减少颗粒聚集，还有一些人会采用基底材料和碳化钼形成复合材料，但是这种方法对于催化剂的活性催化区域增加和性能提高的作用有限。
因此，亟需一种具有高比表面积且具有大量催化活性区域的用于电催化析氢的电催化材料。
发明内容
本发明的目的之一是为了克服现有技术制备方法所存在的碳化钼颗粒聚集问题。
本发明的目的之二是提供一种具有大的比表面积和电化学活性面积、更多活性位点且电催化析氢能力更强的复合电催化材料。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种M2C/碳纳米片复合材料，所述复合材料包括多孔碳纳米片基体，以及生长在所述多孔碳纳米片基体上的M2C颗粒，其中，M为Mo元素和/或W元素。
本发明第二方面提供了一种制备M2C/碳纳米片复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将MS2与多巴胺源、碱进行第一接触，形成MS2/聚多巴胺复合物；
(2)将所述MS2/聚多巴胺复合物在惰性气体氛围下进行碳化反应，得到MS2/碳复合物；
(3)将所述MS2/碳复合物与KOH溶液进行第二接触，之后进行第一烘干，得到KOH/MS2/碳混合物；
(4)将所述KOH/MS2/碳混合物进行热处理，得到M2C/碳纳米片复合材料；
其中，M为Mo元素和/或W元素。
本发明第三方面提供了本发明第一方面所述的M2C/碳纳米片复合材料或由本发明第二方面所述的方法制备得到的M2C/碳纳米片复合材料作为催化剂在电催化析氢领域中的应用，其中，M为Mo元素和/或W元素。
本发明第四方面提供了本发明第三方面所述的M2C/碳纳米片复合材料或由本发明第二方面所述的方法制备得到的M2C/碳纳米片复合材料作为催化剂在电催化析氢领域中的应用，其中，M为Mo元素和/或W元素。
本发明第五方面提供了一种电催化析氢方法，所述方法使用本发明第一方面所述的M2C/碳纳米片复合材料和/或本发明第二方面所述的方法制得的M2C/碳纳米片复合材料作为催化剂。
本发明所述M2C/碳纳米片复合材料具有大的比表面积和电化学活性面积，能够暴露更多活性位点，使得催化剂的电催化析氢能力得到极大的增强。在一种优选的实施方式中，本发明所述碳化钼/碳纳米片复合物的析氢过电位达到93mV。
本发明所述M2C/碳纳米片复合材料制备方法克服了碳化钼颗粒聚集问题，并且所用原材料储量丰富且价格低廉，反应条件较为温和，所得复合材料催化剂具有较大的比表面积和电化学活性面积，能够暴露更多活性位点，具有更高的电催化析氢能力。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的碳化钼/碳纳米片复合材料A1的XRD谱图；
图2为本发明实施例1提供的碳化钼/碳纳米片复合材料A1的SEM照片；
图3为本发明实施例1提供的碳化钼/碳纳米片复合材料A1的TEM照片；
图4为对比例1所得的碳化钼/碳纳米片复合材料D1的SEM照片；
图5为本发明实施例1提供的碳化钼/碳纳米片复合材料A1的电催化析氢性能的极化曲线(LSV)曲线。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明第一方面提供了一种M2C/碳纳米片复合材料，所述复合材料包括多孔碳纳米片基体，以及生长在所述多孔碳纳米片基体上的M2C颗粒，其中，M为Mo元素和/或W元素。
在本文中，“M2C/碳纳米片复合材料”是指M2C颗粒生长在多孔碳纳米片基体上形成复合材料。
根据本发明所述复合材料，优选地，所述多孔碳纳米片基体的长度为 1-10μm，例如为2μm。优选地，M2C颗粒的粒径不大于70nm，优选为1-50nm。
在本文中，所述“长度”是指多孔碳纳米片基体上两点之间的最长距离。所述“粒径”是指被测颗粒的等效粒径，即当被测颗粒的物理特性与某一直径的同质球体最相近时，就把该球体的直径作为被测颗粒的等效粒径。
通过扫描电镜(SEM)照片(标尺为10μm，如图2)能够看出本发明一具体实施方式所制备的碳化钼/碳纳米片复合物显示出明显的片层状结构。通过透射电镜(TEM)照片(标尺为500nm，如图3)可以看出碳化钼为颗粒状。
根据本发明所述复合材料，优选地，所述复合材料的比表面积为 1000-1600m2/g，优选为1350-1600m2/g，平均孔径为1-10nm。所述比表面积，即BET比表面积，通过BET低温氮吸附法测得。
优选地，所述复合材料的电化学活性面积为400-700m2/g，优选为 500-700m2/g。所述电化学活性面积是通过循环伏安法测双电层电容计算得到。
在一种优选的实施方式中，以M2C/碳纳米片复合材料的总重量为基准， M2C颗粒的含量为10-60重量％，多孔碳纳米片基体的含量为40-90重量％；优选为M2C颗粒的含量为30-50重量％，多孔碳纳米片基体的含量为50-70 重量％。
在一种优选的实施方式中，复合材料中，M为Mo，Mo2C颗粒的晶相为β-Mo2C，具有六方晶格结构。
本发明第二方面提供了制备M2C/碳纳米片复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将MS2与多巴胺源、碱进行第一接触，形成MS2/聚多巴胺复合物；
(2)将所述MS2/聚多巴胺复合物在惰性气体氛围下进行碳化反应，得到MS2/碳复合物；
(3)将所述MS2/碳复合物与KOH溶液进行第二接触，之后进行第一烘干，得到KOH/MS2/碳混合物；
(4)将所述KOH/MS2/碳混合物进行热处理，得到M2C/碳纳米片复合材料；
其中，M为Mo元素和/或W元素。
在本文中，所述“多巴胺源”是指用于提供有效原料——多巴胺的物质。
根据本发明所述方法，在步骤(1)中，将MS2与多巴胺、碱进行第一接触，在此过程中，多巴胺在碱的催化下聚合形成聚多巴胺，形成的聚多巴胺(PDA)包裹在MS2表面形成PDA膜。在一种优选的实施方式中，MS2是以颗粒的形式添加，颗粒的粒径为0.01-10μm。
在一种优选的实施方式中，MS2(以M元素计)与多巴胺(以C元素计)的用量质量比为(0.5-4)：1，为了获得更优的催化性能，优选为(2-2.5)： 1。
为了控制MS2表面合成的聚多巴胺膜并控制多巴胺聚合反应速率，优选地，所述碱选自三(羟基甲基)氨基甲烷、氨水和四丁基氢氧化铵中的至少一种。所述碱的用量以使MS2与多巴胺、碱的混合物的pH达到8-10。所述碱可以通过商购获得，例如使用
base。
优选地，所述第一接触的条件包括：温度为15-35℃，时间为10-40h；优选为温度为20-30℃，时间为12-24h。
在一种优选的实施方式中，所述多巴胺源选自多巴胺盐酸盐、多巴胺和多巴胺氢溴酸盐中的至少一种。
根据本发明所述方法，在步骤(2)中，将所述MS2/聚多巴胺复合物在惰性气体氛围下进行碳化反应，在此过程中，包裹在MS2表面的聚多巴胺膜转化为碳膜。
为了使所得碳膜进一步获得更高的比表面积，优选地，所述碳化反应的条件包括：温度为500-750℃，时间为0.5-8h；优选为温度为550-700℃，时间为0.5-5h。
在碳化过程中，为了防止碳被氧化同时为了进一步获得更高的比表面积，优选地，所述惰性气体选自N2、Ar或He中的至少一种。
根据本发明所述方法，在步骤(3)中，将所述MS2/碳复合物与KOH 溶液进行第二接触，之后进行第一烘干，得到KOH/MS2/碳混合物。
为了进一步提高催化剂的比表面积同时进一步提高催化剂的催化性能，优选地，MS2/碳复合物与KOH溶液中KOH的用量质量比为1：(1.5-4.5)，优选为1：(2-4)。
优选地，第二接触的条件包括：温度为0-40℃。
所述第一烘干步骤是为了得到KOH/MS2/碳混合物固体，为了进一步除去水分同时不会发生其他副反应，优选地，所述第一烘干的条件包括：温度为50-250℃，时间为2-10h。
根据本发明所述方法，在步骤(4)中，将所述KOH/MS2/碳混合物进行热处理，在所述热处理过程，实际上发生了两种反应，一种是KOH的活化反应，一种是M2C的生成反应，本发明的发明人进行了多组实验，实验研究表明，这两种反应为：
MoS2+4KOH→2K2S+MoO2+2H2O；
2MoO2+C+4H2→Mo2C+4H2O；
为了进一步提高催化剂的催化性能，优选地，所述热处理的条件包括：温度为700-1000℃，时间为0.2-4h；优选为温度为750-900℃，时间为0.5-1.5h。
为了除去反应过程中产生的K2CO3等水溶性盐，优选地将所得产物进行洗涤、第二烘干，得到除去杂质的M2C/碳纳米片复合材料。优选地，所述洗涤为水洗和/或稀盐酸洗，优选为去离子水洗。洗涤次数可以根据实际需求来调整。为了保证除去水分而没有不期望的化学反应发生，优选地，所述第二烘干的条件包括：温度为50-100℃，时间为10-24h。
本发明第三方面提供了本发明第二方面所述的方法制备得到的M2C/碳纳米片复合材料，其中，M为Mo元素和/或W元素。
优选地，所述复合材料包括多孔碳纳米片基体，以及生长在所述多孔碳纳米片基体上的M2C颗粒。优选地，所述多孔碳纳米片基体的长度为 1-10μm，例如为2μm。优选地，M2C颗粒的粒径不大于70nm，优选为1-50nm。
在本文中，所述“长度”是指多孔碳纳米片基体平面上两点之间的最长距离。在本文中，所述“粒径”是指被测颗粒的等效粒径，即当被测颗粒的物理特性与某一直径的同质球体最相近时，就把该球体的直径作为被测颗粒的等效粒径。
通过扫描电镜(SEM)照片(标尺为10μm，如图2)能够看出本发明一种具体的实施方式制备的碳化钼/碳纳米片复合物显示出明显的片层状结构。通过透射电镜(TEM)照片(标尺为500nm，如图3)可以看出碳化钼为颗粒状。
根据本发明所述复合材料，优选地，所述复合材料的比表面积为 1000-1600m2/g，平均孔径为1-10nm。所述比表面积，即BET比表面积，通过BET低温氮吸附法测得。
优选地，所述复合材料的电化学活性面积为400-700m2/g。所述电化学活性面积是通过循环伏安法测双电层电容计算得到。
在一种优选的实施方式中，M2C/碳纳米片复合材料中，以M2C/碳纳米片复合材料的总重量为基准，M2C颗粒的含量为10-60重量％，多孔碳纳米片基体的含量为40-90重量％；优选为M2C颗粒的含量为30-50重量％，多孔碳纳米片基体的含量为50-70重量％。
在一种优选的实施方式中，复合材料中，M为Mo，Mo2C的晶相为β-Mo2C，具有六方晶格结构。
本发明第四方面提供了本发明第三方面所述的M2C/碳纳米片复合材料或由本发明第二方面所述的方法制备得到的M2C/碳纳米片复合材料作为催化剂在电催化析氢领域中的应用，其中，M为Mo元素和/或W元素。
将本申请所述M2C/碳纳米片复合材料作为催化剂用于电催化析氢领域时，具有明显较低的析氢过电位，例如，电流密度为10mA/cm2时，析氢过电位不大于300mv，甚至低于200mv，这意味着可以在使用同样电能下能够产生更多的氢气，具有明显较好的催化效果。
本发明第五方面提供了一种电催化析氢方法，所述方法使用本发明第一方面所述的M2C/碳纳米片复合材料和/或由本发明第二方面所述的方法制得的M2C/碳纳米片复合材料作为催化剂。
本发明所述的M2C/碳纳米片复合材料的有益效果可以概括为如下：
(1)所述复合材料不含贵金属元素，所含的过渡金属元素价格低廉，地壳中储量相对丰富；
(2)与具有多孔结构的碳纳米片形成复合材料，增加了催化剂的导电性和电化学活性面积，提高催化剂的性能；
(3)所述复合材料用于电催化析氢具有很好的催化性能和稳定性，克服了碳化钼电催化剂的聚集问题，提高了电催化析氢效率，析氢过电位不大于300mv，甚至低于200mv，具有很好的应用前景。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例、对比例所涉及的测试方法为：
(1)催化性能测试
使用标准三电极体系进行测试，将催化剂样品滴到玻碳电极上作为工作电极(其中催化剂负载量为0.305mg cm-2)，Ag/AgCl作为参比电极，碳棒为对电极进行测试。在5mVs-1的扫速下测试得到极化曲线。
实施例1
(1)将0.5g二硫化钼，
base，0.2g的多巴胺盐酸盐置于100mL 去离子水中(混合物的pH为8.5)25℃下进行第一接触24小时，产物清洗干燥即得到二硫化钼/聚多巴胺复合物。
(2)将得到的二硫化钼/聚多巴胺复合物在马弗炉中600℃温度下，氮气气氛中碳化反应2小时，得到二硫化钼/碳复合物；
(3)将二硫化钼/碳复合物浸入7mol/L的氢氧化钾溶液中25℃进行第二接触，二硫化钼/碳复合物与氢氧化钾的用量质量比为1：3，之后在180℃下进行第一烘干，将烘干后的氢氧化钾/二硫化钼/碳混合物在马弗炉中800℃温度下，氮气气氛中热处理1小时，将产物用去离子水和稀盐酸清洗后，在 60℃下进行第二烘干，得到Mo2C/碳纳米片复合材料A1。
实施例2
(1)将0.25g二硫化钼，
base，0.2g的多巴胺盐酸盐置于100mL 去离子水中(混合物的pH为8)20℃下进行第一接触18小时，产物清洗干燥即得到二硫化钼/聚多巴胺复合物；
(2)将得到的二硫化钼/聚多巴胺复合物在马弗炉中700℃温度下，氮气气氛中碳化反应1小时，得到二硫化钼/碳复合物；
(3)将二硫化钼/碳复合物浸入5mol/L的氢氧化钾溶液中20℃进行第二接触，其中二硫化钼/碳复合物与氢氧化钾的用量质量比为1：2，之后在 150℃进行第一烘干，将烘干后的氢氧化钾/二硫化钼/碳混合物在马弗炉中 750℃温度下，氮气气氛中热处理1.5小时，将产物用水和稀盐酸清洗后，在 90℃下进行第二烘干，得到Mo2C/碳纳米片复合材料A2。
实施例3
(1)将1g二硫化钼，
base，0.36g的多巴胺盐酸盐置于100mL 去离子水中(混合物的pH为9)在30℃温度下搅拌12小时，产物清洗干燥即得到二硫化钼/聚多巴胺复合物；
(2)将得到的二硫化钼/聚多巴胺复合物在马弗炉中650℃温度下，氮气气氛中碳化反应3小时，得到二硫化钼/碳复合物；
(3)将二硫化钼/碳复合物浸入10mol/L的氢氧化钾溶液中30℃进行第二接触，其中二硫化钼/碳复合物与氢氧化钾和的用量质量比为1：4，之后在150℃进行第一烘干，将烘干后的氢氧化钾/二硫化钼/碳混合物在马弗炉中900℃温度下，氮气气氛中热处理0.5小时，将产物用水和稀盐酸清洗后，在100℃下进行第二烘干，得到Mo2C/碳纳米片复合材料A3。
实施例4
(1)将0.5g的二硫化钼，
base，0.2g的多巴胺盐酸盐置于100mL 去离子水中(混合物的pH为10)在35℃温度下搅拌24小时，产物清洗干燥即得到二硫化钼/聚多巴胺复合物；
(2)将得到的二硫化钼/聚多巴胺复合物在马弗炉中500℃温度下，氮气气氛中碳化反应8小时，得到二硫化钼/碳复合物；
(3)将二硫化钼/碳复合物浸入7mol/L的氢氧化钾溶液中，其中二硫化钼/碳复合物与氢氧化钾溶液中的KOH的用量质量比为1：1.5，之后在90℃进行第一烘干，将烘干后的氢氧化钾/二硫化钼/碳混合物在马弗炉中700℃温度下，氮气气氛中热处理4小时，将产物用水和稀盐酸清洗后，在200℃下进行第二烘干，得到Mo2C/碳纳米片复合材料A4。
实施例5
(1)将0.75g的二硫化钨，
base，0.3g的多巴胺置于100ml去离子水中(混合物的pH为9.5)在15℃温度下搅拌36小时，产物清洗干燥即得到二硫化钨/聚多巴胺复合物；
(2)将得到的二硫化钨/聚多巴胺复合物在马弗炉中500℃温度下，氮气气氛中碳化反应8小时，得到二硫化钨/碳复合物；
(3)将二硫化钨/碳复合物浸入7mol/L的氢氧化钾溶液中，其中二硫化钨/碳复合物与氢氧化钾溶液中的KOH的用量质量比为1：4.5，之后在90℃进行第一烘干，将烘干的反应物在马弗炉中1000℃温度下，氮气气氛中热处理0.2小时，将产物用水和稀盐酸清洗后，在250℃下进行第二烘干，得到 WC/碳纳米片复合材料A5。
实施例6
参照实施例1的方法，不同的是，二硫化钼/碳复合物与氢氧化钾溶液中 KOH的用量质量比为1：1，其余与实施例1相同，最终得到Mo2C/碳纳米片复合材料A6。
实施例7
参照实施例1的方法，不同的是，二硫化钼/碳复合物与氢氧化钾溶液中KOH的用量质量比为1：5，其余与实施例1相同，最终得到Mo2C/碳纳米片复合材料A7。
实施例8
参照实施例1的方法，不同的是，在步骤(3)中，将烘干的反应物在马弗炉中1100℃温度下，氮气气氛中进行热处理，其余与实施例1相同，最终得到Mo2C/碳纳米片复合材料A8。
实施例9
参照实施例1的方法，不同的是，二硫化钼的用量为0.2g，多巴胺盐酸盐的用量为0.4g，其余与实施例1相同，最终得到Mo2C/碳纳米片复合材料 A9。
实施例10
参照实施例1的方法，不同的是，使用氨水替换
base，调整用量至混合物的pH为8.5，其余与实施例1相同，最终得到Mo2C/碳纳米片复合材料A10。
对比例1
参照实施例1的方法，不同的是，使用相同Mo含量的钼酸钠替换二硫化钼，其余与实施例1相同，最终得到Mo2C/碳纳米片复合材料D1。
对比例2
参照实施例1的方法，不同的是，使用NaOH替换KOH，其余与实施例1相同，最终得到Mo2C/碳纳米片复合材料D2。
对比例3
参照实施例1的方法，不同的是，使用柠檬酸替换多巴胺，其余与实施例1相同，最终得到Mo2C/碳纳米片复合材料D3。
复合材料的表征
1、X射线衍射测试(XRD)
将M2C/碳纳米片复合材料A1-A10、D1-D3进行XRD测试，如图1示出了本发明所述的M2C/碳纳米片复合材料A1的XRD图谱，从图1可以看出在2θ＝34.3°、37.9°、39.4°、52.1°、61.5°、69.5°、74.6°和75.5°处的衍射峰，与碳化钼的标准图谱(JCPDS 35-0708)一致，并且在26°和46.3°处出现了碳衍射峰。因此，本发明所述复合材料包含碳化钼和碳。复合材料A2-A10 的XRD图谱也显示了与复合材料A1相同的衍射峰。
2、表观形貌测试
将M2C/碳纳米片复合材料A1-A10、D1-D3进行扫描电镜测试(SEM)，如图2示出了本发明所述的M2C/碳纳米片复合材料A1的SEM照片，从图 2可以看出所述复合材料具有明显的片层状结构。而复合材料A2-A10的 SEM照片显示产物也为纳米片结构，复合材料D1-D3的SEM照片显示形成微米花或微球结构。
将M2C/碳纳米片复合材料A1-A10、D1-D3进行透射电镜测试(TEM)，如图3示出了本发明所述的M2C/碳纳米片复合材料A1的TEM照片，从图 3可以看出所述复合材料中，M2C颗粒成功地附着在碳纳米片上。而复合材料A2-A10的TEM照片显示M2C颗粒成功地附着在碳纳米片上，复合材料 D1、D3的TEM照片却显示分别形成了微米花、微球结构。如图4示出了复合材料D1的TEM照片。
3、比表面积、孔径测试
将M2C/碳纳米片复合材料A1-A10、D1-D3进行N2吸附脱附实验，得到复合材料的比表面积、孔径数据如表1所示。
4、催化性能测试
将M2C/碳纳米片复合材料A1-A10、D1-D3用作水制氢的电催化剂，如图5示出了本发明所述的M2C/碳纳米片复合材料A1的析氢性能的LSV曲线，复合材料A1-A10、D1-D3的电催化性能结果数据如表1所示。
从图5可以看出，Pt/C催化剂的起始析氢过电位接近为零，而复合材料 A1的起始析氢过电位为93mV，而起始二硫化钼(c-MoS2)的起始析氢过电位为289mV。且当电流密度为10mA/cm2时，碳化钼/碳纳米片复合材料A1 的析氢过电位达到166mV。从结果可以看出，碳化钼/碳纳米片复合物具有很好的电催化析氢性能。
表1
通过表1的结果可以看出，本发明所述方法得到的M2C/碳纳米片复合材料A1-A10具有纳米片结构，明显更好的催化效果。特别地，复合材料 A1-A3中碳化钼纳米颗粒均匀负载在多孔碳纳米片基体上，析氢过电位都低于300mv，具有很好的催化性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。对本发明进行详细描述。
Claims (13)
1.一种M2C/碳纳米片复合材料，所述复合材料包括多孔碳纳米片基体，以及生长在所述多孔碳纳米片基体上的M2C颗粒，其中，M为Mo元素和/或W元素；所述复合材料的制备方法包括以下步骤：
（1）将MS2与多巴胺源、碱进行第一接触，形成MS2/聚多巴胺复合物；
（2）将所述MS2/聚多巴胺复合物在惰性气体氛围下进行碳化反应，得到MS2/碳复合物；
（3）将所述MS2/碳复合物与KOH溶液进行第二接触，之后进行第一烘干，得到KOH/MS2/碳混合物；
（4）将所述KOH/MS2/碳混合物进行热处理，得到M2C/碳纳米片复合材料。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其中，所述复合材料的比表面积为1000-1600 m2/g，平均孔径为1-10nm；
和/或，所述复合材料的电化学活性面积为400-700m2/g。
3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其中，以M2C/碳纳米片复合材料的总重量为基准，M2C颗粒的含量为10-60重量%，多孔碳纳米片基体的含量为40-90重量%。
4.一种制备M2C/碳纳米片复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：
（1）将MS2与多巴胺源、碱进行第一接触，形成MS2/聚多巴胺复合物；
（2）将所述MS2/聚多巴胺复合物在惰性气体氛围下进行碳化反应，得到MS2/碳复合物；
（3）将所述MS2/碳复合物与KOH溶液进行第二接触，之后进行第一烘干，得到KOH/MS2/碳混合物；
（4）将所述KOH/MS2/碳混合物进行热处理，得到M2C/碳纳米片复合材料；
其中，M为Mo元素和/或W元素。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤（1）中，所述碱选自三(羟基甲基)氨基甲烷、氨水和四丁基氢氧化铵中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一接触的条件包括：温度为15-35℃，时间为10-40h；
和/或，所述多巴胺源选自多巴胺盐酸盐、多巴胺和多巴胺氢溴酸盐中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤（2）中，所述碳化反应的条件包括：温度为500-750℃，时间为0.5-8h；
和/或，所述惰性气体选自N2、Ar和He中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述碳化反应的条件包括：温度为550-650℃，时间为0.5-5h。
9.根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤（3）中，MS2/碳复合物与KOH溶液中KOH的用量质量比为1：（1.5-4.5）；
和/或，所述第一烘干的条件包括：温度为50-250℃，时间为2-10h。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，MS2/碳复合物与KOH溶液中KOH的用量质量比为1：（2-4）。
11.根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤（4）中，所述热处理的条件包括：温度为700-1000℃，时间为0.2-4h。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述热处理的条件包括：温度为750-900℃，时间为0.5-1.5h。
13.权利要求1或2所述的M2C/碳纳米片复合材料和/或由权利要求4-12中任意一项所述的方法制备得到的M2C/碳纳米片复合材料作为催化剂在电催化析氢领域中的应用，其中，M为Mo元素和/或W元素。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: No.8, yangyandong 1st Road, Yanqi Economic Development Zone, Huairou District, Beijing Applicant after: Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems Address before: 100083, C building, Tiangong building, No. 30, Haidian District, Beijing, Xueyuan Road Applicant before: Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |