CN111514881A - 一种硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂及其制备方法和应用。首先对表面干净的钼箔进行阳极氧化处理，得到多孔阳极氧化钼纳米薄膜，然后以多孔阳极氧化钼纳米薄膜为模板和钼源，利用硼氧混化物粉末为固体硼源，在氢气/氩气气氛下，采用一步化学气相沉积的方法制备出对电化学析氢具有高电催化活性的硼氧化钼的纳米多孔薄膜催化剂。本发明制备过程简易温和，制备出了疏松多孔的纳米薄膜，硼氧化钼异质结构使得氧化钼中电子向硼化钼转移，优化了硼化钼的局域电子结构，改善了其对氢的吸附能，增加了电催化析氢性能。该薄膜材料疏松多孔、富含缺陷，可以增加电催化活性位点，加快电化学反应，具有优异的电化学析氢性能和电催化稳定性。
Description
技术领域
本发明属于电催化材料技术领域，具体涉及一种硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
全球化石燃料消耗量的增大造成了日益严峻的能源危机和环境污染，因此人类急需寻找高效、清洁和无污染的新型能源。氢气作为可持续的清洁新能源，具有替代化石燃料的极大潜力，以满足人类未来的能源需求。电解水制氢具有产量大和能耗低等特点，因此该技术被广泛用于产氢。目前，电催化析氢所需的传统催化剂贵金属Pt表现出优异的催化性能，例如较小的起始电位及塔菲尔斜率和较大的交换电流密度，但是Pt的价格昂贵，制备成本高，因此不利于其大规模工业化应用，因此寻找催化性能好且廉价的新型非贵金属电催化剂有着重大的实用意义。
近年来，过渡金属硫化物，氮化物，磷化物和碳化物等低维纳米材料表现出不同于体相材料的特性，成为新型的析氢电催化剂的研究热点。相对于二硫化钼等过渡金属硫化物低维材料而言，其载流子迁移率较低，使得其在电催化领域的应用存在很大局限性。过渡金属硼化物有着多样的结构特性和优异的电、力和热学性能，引起了人们的广泛关注。其中，硼化钼的复杂的成键方式，优异电子特性、机械性能和热力学性质，使得其晶体结构的制备一直是实验的研究热点。近年来，理论预测表明硼化钼具有高效的电催化析氢性能，这是由于硼的缺电子特性增大了硼化钼电导率和改善了催化活性位点，从而使得其拥有高效的电催化析氢性能。
多孔薄膜材料有着较大的比表面积，这不仅增大了固相催化剂与电解液的接触面积，还提供了电荷快速传输的通道，有利于氢的快速脱附，加快析氢反应，从而提高电催化析氢性能，因此其有成为新型电催化析氢催化剂的巨大潜力。目前，传统的硼化钼制备方法主要有高温高压合成法、机械化学合成法、电弧熔炼合成法等，由于此类硼化钼制备方法所需的高温高压等苛刻条件和体相的产物材料，造成制备成本高，难度大且实际应用不理想。基于硼化钼的优异的电子特性，以及多孔薄膜材料的独特结构，我们需要寻找一种能制备过渡金属硼化钼薄膜的简易方法，并研究其在电催化析氢领域的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂及其制备方法和在电化学析氢中的应用。以阳极氧化后的钼箔为模板和钼源，利用硼氧混化物粉末为固体硼源，采用一步化学气相沉积的方法制备出对电化学析氢具有高电催化活性的硼氧化钼的纳米多孔薄膜催化剂。本发明制备过程简易温和，制备出了疏松多孔的纳米薄膜，硼氧化钼异质结构使得氧化钼中电子向硼化钼转移，优化了硼化钼的局域电子结构，改善了其对氢的吸附能，增加了电催化析氢性能。
本发明采用的技术方案如下：
一种硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂，所述催化剂为以阳极氧化后的钼箔为模板和钼源，以硼氧混化物粉末为固体硼源，通过一步化学气相沉积制备而成的硼化钼与氧化钼两相共存的纳米多孔薄膜，所述纳米多孔薄膜具有疏松多孔的材料特征。
进一步地，所述催化剂含有以下质量份数的组分：Mo：70-90份，B：5-15份，O：5-15份。
本发明还提供一种硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)钼箔片前处理：将钼箔分别用丙酮，乙醇和去离子水各超声清洗30-60分钟，除去表面的有机物和金属杂质，氮气吹干；
(2)阳极氧化处理：将清洗后的钼箔作为阳极，铂电极片作为阴极，采用2-10V直流恒压在溶有0.15mol/L草酸，0.1mol/L硫酸钠和0.01mol/L氟化钠的水电解液中阳极氧化10-30分钟，氧化后的阳极用去离子水和无水乙醇清洗后用氮气吹干，得到多孔阳极氧化钼纳米薄膜；
(3)化学气相沉积：
将步骤(2)中制得的多孔阳极氧化钼纳米薄膜放入管式炉中心，将10-100毫克的硼氧混化物粉末置于石英管上游距离石英管中央3-15厘米的位置，设置炉温为600-1100℃，氩气和氢气的气体流量分别为50-150sccm和10-50sccm，进行30-120分钟的硼化反应，反应结束后在氩气和氢气氛围下自然冷却至室温，即制得硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂。
进一步地，所述步骤(2)中的硼氧混化物粉末为无定型硼粉和三氧化二硼粉按照物质量比为1:1组成的混合物粉末。
进一步地，在步骤(2)化学气相沉积的过程中，所述硼氧混化物粉末先在高温加热处理下生成二氧化二硼气体，后在高温氢气还原气氛下还原为硼，然后与多孔阳极氧化钼纳米薄膜反应，形成硼化钼与氧化钼两相共存的纳米多孔薄膜。
进一步地，所述步骤(2)中的炉温为700-800℃。
进一步地，所述步骤(2)中硼化反应的时间为30-60分钟。
本发明还提供了一种硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂在电催化析氢反应中的应用，包括以下步骤：
将硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，高纯铂丝作为对电极，采用0.5mol/L的硫酸溶液或1mol/L的氢氧化钾水溶液为电解液，组成三电极体系在电化学工作站上进行测量。
进一步地，所述硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂的暴露有效面积为0.2826平方厘米，质量为0.2毫克。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)本发明制备方法具有合成工艺简单、条件温和，制备成本低的特点；将无定型硼粉和三氧化二硼粉末的混化物粉末为固体硼源，通过高温处理下生成二氧化二钼气体，在氢气氛围下还原为硼。
(2)本发明采用阳极氧化后的钼箔为模板，不仅提供了钼源，还作为导电基底使得硼氧化钼直接均匀地生长在钼箔片上，有效增强其稳定性和材料的导电性。
(3)本发明中硼氧化钼薄膜电催化剂的制造方法简单快速，成本低，先对钼箔片进行阳极氧化处理，后通过一步化学气相沉积进行硼化处理，得到含硼化钼和氧化钼异质结薄膜催化剂。该方法可用于制备其它过渡金属硼化物电催化剂材料，具有普适性。
(4)本发明的电化学催化剂具有优异的析氢电化学还原性能，其中异质结构使得氧化钼中电子向硼化钼转移，优化了硼化钼的局域电子结构，改善了其对氢的吸附能，使得其催化活性高、析氢性能长时间稳定等。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的多孔阳极氧化钼纳米薄膜的扫描电镜照片(SEM)图；
图2是本发明实施例2制备的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂的XRD图谱；
图3是本发明实施例3制备的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂的SEM图；
图4是本发明实施例4制备的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂的TEM图；
图5是本发明实施例4制备的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂的XPS图；
图6是本发明实施例7制备的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂在0.5mol/L H2SO4水溶液中应用于电催化析氢反应的极化曲线图；
图7是本发明实施例7制备的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂在0.5mol/L H2SO4水溶液中应用于电催化析氢反应的塔菲尔曲线图；
图8是本发明实施例7制备的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂在1mol/L KOH水溶液中应用于电催化析氢反应的极化曲线图；
图9是本发明实施例7制备的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂在1mol/L KOH水溶液中应用于电催化析氢反应的塔菲尔曲线图；
图10是本发明实施例8制备的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂在0.5mol/L H2SO4水溶液中应用于电催化析氢反应在0.17V过电位下电流密度与时间的关系图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
本实施例中的一种硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂，所述催化剂为以阳极氧化后的钼箔为模板和钼源，以硼氧混化物粉末为固体硼源，通过一步化学气相沉积制备而成的硼化钼与氧化钼两相共存的纳米多孔薄膜，所述纳米多孔薄膜具有疏松多孔的材料特征。所述硼氧混化物粉末为无定型硼粉和三氧化二硼粉按照物质量比为1:1组成的混合物粉末。
其制备方法如下：
(1)将表面积为1平方厘米的金属钼箔片，分别用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗30分钟，除去表面有机物和无机金属离子杂质，以暴露面直径为6毫米，面积为0.2826平方厘米的圆形钼箔作为阳极，铂电极片作为阴极，0.15mol/L草酸，0.1mol/L硫酸钠和0.01mol/L氟化钠的水溶液为电解液，在电压为5V下阳极氧化10分钟。反应结束后，样品先后用去离子水和无水乙醇冲洗干净，用氮气吹干，得到多孔阳极氧化钼纳米薄膜。其形貌如图1所示，可见阳极氧化后金属钼箔表面形成均匀分布的纳米孔洞形貌。
(2)对阳极处理后得到的多孔阳极氧化钼纳米薄膜进行化学气相沉积硼化处理。将氩气和氢气的气体流量分别设置为50sccm和10sccm，使管中总气压为2000Pa，待炉温到达所设温度600℃时，将多孔阳极氧化钼纳米薄膜置于炉内石英管中央，将20mg无定型硼粉和三氧化二硼粉末的混化物粉末置于石英管上游距中心5厘米处，硼化处理30分钟；在氩气和氢气气氛保护下使炉体温度自然降温至室温，得到硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂。
在化学气相沉积过程中，无定型硼粉和三氧化二硼粉末先在高温加热处理下生成二氧化二硼气体，后在高温氢气还原气氛下还原为硼，然后与多孔阳极氧化钼纳米薄膜反应，形成硼化钼与氧化钼两相共存的纳米多孔薄膜。
如图1所示，为实施例1制得的氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂SEM图，由图1可知，该薄膜表面粗糙且富有分布不均的纳米孔道，孔径约为10纳米。
对实施例1制得的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂中各元素组分进行XPS测试，其中Mo：70份，B：15份，O：15份。
实施例2
本实施例中的一种硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂，所述催化剂为以阳极氧化后的钼箔为模板和钼源，以硼氧混化物粉末为固体硼源，通过一步化学气相沉积制备而成的硼化钼与氧化钼两相共存的纳米多孔薄膜，所述纳米多孔薄膜具有疏松多孔的材料特征。所述硼氧混化物粉末为无定型硼粉和三氧化二硼粉按照物质量比为1:1组成的混合物粉末。
其制备方法如下：
(1)将表面积为1平方厘米的金属钼箔片，分别用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗60分钟，除去表面有机物和无机金属离子杂质，以暴露面直径为6毫米，面积为0.2826平方厘米的圆形钼箔作为阳极，铂电极片作为阴极，0.15mol/L草酸，0.1mol/L硫酸钠和0.01mol/L氟化钠的水溶液为电解液，在电压为5V下阳极氧化20分钟。反应结束后，样品先后用去离子水和无水乙醇冲洗干净，用氮气吹干，得到多孔阳极氧化钼纳米薄膜。
(2)对阳极处理后的金属钼箔进行化学气相沉积硼化处理。将氩气和氢气的气体流量分别设置为100sccm和5sccm，使管中总气压为1500Pa，待炉温到达所设温度1100℃时，将阳极处理后的金属钼箔置于炉内石英管中央，将20mg无定型硼粉和三氧化二硼粉末的混化物粉末置于石英管上游距中心5厘米处，硼化处理30分钟；在氩气和氢气气氛保护下使炉体温度自然降温至室温，即制得硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂。
如图2所示，为实施例2制得的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂的XRD图，其主要成分是MoB，同时还有少量MoO2和MoO3。
对实施例2制得的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂中各元素组分进行XPS测试，其中Mo：80份，B：10份，O：10份。
实施例3
本实施例中的一种硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂，所述催化剂为以阳极氧化后的钼箔为模板和钼源，以硼氧混化物粉末为固体硼源，通过一步化学气相沉积制备而成的硼化钼与氧化钼两相共存的纳米多孔薄膜，所述纳米多孔薄膜具有疏松多孔的材料特征。所述硼氧混化物粉末为无定型硼粉和三氧化二硼粉按照物质量比为1:1组成的混合物粉末。
其制备方法如下：
(1)将表面积为1平方厘米的金属钼箔片，分别用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗30分钟，除去表面有机物和无机金属离子杂质，以暴露面直径为6毫米，面积为0.2826平方厘米的圆形钼箔作为阳极，铂电极片作为阴极，0.15mol/L草酸，0.1mol/L硫酸钠和0.01mol/L氟化钠的水溶液为电解液，在电压为10V下阳极氧化5分钟。反应结束后，样品先后用去离子水和无水乙醇冲洗干净，用氮气吹干，得到多孔阳极氧化钼纳米薄膜。
(2)对阳极处理后的金属钼箔进行化学气相沉积硼化处理。将氩气和氢气的气体流量分别设置为50sccm和20sccm，使管中总气压为1500Pa，待炉温到达所设温度800℃时，将阳极处理后的金属钼箔置于炉内石英管中央，将20mg无定型硼粉和三氧化二硼粉末的混化物粉末置于石英管上游距中心5厘米处，硼化处理60分钟；在氩气和氢气气氛保护下使炉体温度自然降温至室温，即制得硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂。
如图3所示，为实施例3制得的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂SEM图，由图3可知，该薄膜是有着大量孔径约为20纳米的纳米孔道结构，有着更大的比表面积。
对实施例3制得的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂中各元素组分进行XPS测试，其中Mo：75份，B：10份，O：15份。
实施例4
本实施例中的一种硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂，所述催化剂为以阳极氧化后的钼箔为模板和钼源，以硼氧混化物粉末为固体硼源，通过一步化学气相沉积制备而成的硼化钼与氧化钼两相共存的纳米多孔薄膜，所述纳米多孔薄膜具有疏松多孔的材料特征。所述硼氧混化物粉末为无定型硼粉和三氧化二硼粉按照物质量比为1:1组成的混合物粉末。
其制备方法如下：
(1)将表面积为1平方厘米的金属钼箔片，分别用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗30分钟，除去表面有机物和无机金属离子杂质，以暴露面直径为6毫米，面积为0.2826平方厘米的圆形钼箔作为阳极，铂电极片作为阴极，0.15mol/L草酸，0.1mol/L硫酸钠和0.01mol/L氟化钠的水溶液为电解液，在电压为5V下阳极氧化30分钟。反应结束后，样品先后用去离子水和无水乙醇冲洗干净，用氮气吹干，得到多孔阳极氧化钼纳米薄膜。
(2)对阳极处理后的金属钼箔进行化学气相沉积硼化处理。将氩气和氢气的气体流量分别设置为150sccm和20sccm，使管中总气压为1000Pa，待炉温到达所设温度700℃时，将阳极处理后的金属钼箔置于炉内石英管中央，将20mg无定型硼粉和三氧化二硼粉末的混化物粉末置于石英管上游距中心5厘米处，硼化处理120分钟；在氩气和氢气气氛保护下使炉体温度自然降温至室温，即制得硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂。
如图4所示，为实施例4制得硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂的TEM图，由图4可知，该材料具有蓬松多孔的特点，有利于电解液的渗入及加快质子传导。
如图5所示，为实施例4制得硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂的XPS图，图5a为钼3d的XPS图，图5b为硼1s的XPS图，由图5可知，钼XPS谱图中的227.7eV和230.9eV对应于Mo-B键，硼XPS谱图中较低电子结合能的187.7eV和188.3eV对应于B-Mo键，进一步证明确有硼化钼晶相。
对实施例4制得的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂中各元素组分进行XPS测试，其中Mo：90份，B：5份，O：5份。
实施例5
本实施例中的一种硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂，所述催化剂为以阳极氧化后的钼箔为模板和钼源，以硼氧混化物粉末为固体硼源，通过一步化学气相沉积制备而成的硼化钼与氧化钼两相共存的纳米多孔薄膜，所述纳米多孔薄膜具有疏松多孔的材料特征。所述硼氧混化物粉末为无定型硼粉和三氧化二硼粉按照物质量比为1:1组成的混合物粉末。
其制备方法如下：
(1)将表面积为1平方厘米的金属钼箔片，分别用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗45分钟，除去表面有机物和无机金属离子杂质，以暴露面直径为6毫米，面积为0.2826平方厘米的圆形钼箔作为阳极，铂电极片作为阴极，0.15mol/L草酸，0.1mol/L硫酸钠和0.01mol/L氟化钠的水溶液为电解液，在电压为5V下阳极氧化20分钟。反应结束后，样品先后用去离子水和无水乙醇冲洗干净，用氮气吹干，得到多孔阳极氧化钼纳米薄膜。
(2)对阳极处理后的金属钼箔进行化学气相沉积硼化处理。将氩气和氢气的气体流量分别设置为150sccm和50sccm，使管中总气压为2000Pa，待炉温到达所设温度750℃时，将阳极处理后的金属钼箔置于炉内石英管中央，将20mg无定型硼粉和三氧化二硼粉末的混化物粉末置于石英管上游距中心5厘米处，硼化处理60分钟；在氩气和氢气气氛保护下使炉体温度自然降温至室温，即制得硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂。
对实施例5制得的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂中各元素组分进行XPS测试，其中Mo：80份，B：12份，O：8份。
采用实施例5制得的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂为工作电极进行电催化析氢性能测试：
在上海辰华CHI-660E型号的电化学工作站上使用自制三电极体系测试该材料的电化学析氢性能。分别以1mol/LKOH和0.5mol/L H2SO4水溶液为电解液(测试前使用氢气鼓泡40分钟，除去电解液中溶解氧)，制得硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂为工作电极(暴露有效面积为0.2826平方厘米，质量为0.2毫克)，高纯铂丝作为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极，以50mV/s扫速在0.5mol/L H2SO4和1mol/LKOH水溶液中进行极化曲线测量，分别测得其起始析氢电位为51mV和100mV左右，当电流达到10mA/cm2时的析氢电位分别为163.4mV和189.9mV(如图6和8所示)，塔菲尔斜率分别为78mV/dec和76mV/dec(如图7和9所示)。所有电势换成标准氢电极(RHE)：E(RHE)＝E(SCE)+(0.059pH+0.24)。
实施例6
(1)将表面积为1平方厘米的金属钼箔片，分别用丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗30分钟，除去表面有机物和无机金属离子杂质，以暴露面直径为6毫米，面积为0.2826平方厘米的圆形钼箔作为阳极，铂电极片作为阴极，0.15mol/L草酸，0.1mol/L硫酸钠和0.01mol/L氟化钠的水溶液为电解液，在电压为5V下阳极氧化20分钟。反应结束后，样品先后用去离子水和无水乙醇冲洗干净，用氮气吹干，得到多孔阳极氧化钼纳米薄膜。
(2)对阳极处理后的金属钼箔进行化学气相沉积硼化处理。将氩气和氢气的气体流量分别设置为150sccm和20sccm，使管中总气压为1500Pa，待炉温到达所设温度750℃时，将阳极处理后的金属钼箔置于炉内石英管中央，将20mg无定型硼粉和三氧化二硼粉末的混化物粉末置于石英管上游距中心5厘米处，硼化处理90分钟；在氩气和氢气气氛保护下使炉体温度自然降温至室温，即制得硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂。
对实施例6制得的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂中各元素组分进行XPS测试，其中Mo：80份，B：15份，O：5份。
采用实施例6制得的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂为工作电极进行电催化析氢稳定性测试：
在上海辰华CHI-660E型号的电化学工作站上使用自制三电极体系测试该材料的电化学析氢性能。以0.5mol/L H2SO4水溶液为电解液(测试前使用氢气鼓泡30分钟，除去电解液中溶解氧)，制得的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂为工作电极(暴露有效面积为0.2826平方厘米，质量为0.2毫克)，高纯铂丝作为对电极，饱和甘汞电极作为参比电极，在0.17V过电位下进行电催化剂稳定性测试，结果如图10所示，由图10可知，在0.17V过电位下，电催化析氢的电流密度能够在10小时的较长范围内保持稳定。
Claims (10)
1.一种硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂，其特征在于：所述催化剂为以阳极氧化后的钼箔为模板和钼源，以硼氧混化物粉末为固体硼源，通过一步化学气相沉积制备而成的硼化钼与氧化钼两相共存的纳米多孔薄膜，所述纳米多孔薄膜具有疏松多孔的材料特征。
2.根据权利要求1所述的一种硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂，其特征在于，所述催化剂含有以下质量份数的组分：
Mo：70-90份，B：5-15份，O：5-15份。
3.一种权利要求1或2所述的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)钼箔片前处理：将钼箔分别用丙酮，乙醇和去离子水各超声清洗30-60分钟，除去表面的有机物和金属杂质，氮气吹干；
(2)阳极氧化处理：将清洗后的钼箔作为阳极，铂电极片作为阴极，采用2-10V直流恒压在溶有0.15mol/L草酸，0.1mol/L硫酸钠和0.01mol/L氟化钠的水电解液中阳极氧化5-60分钟，氧化后的阳极用去离子水和无水乙醇清洗后用氮气吹干，得到多孔阳极氧化钼纳米薄膜；
(3)化学气相沉积：
将步骤(2)中制得的多孔阳极氧化钼纳米薄膜放入管式炉中心，将10-100毫克的硼氧混化物粉末置于石英管上游距离石英管中央3-15厘米的位置，设置炉温为600-1100℃，氩气和氢气的气体流量分别为50-150sccm和5-50sccm，进行30-120分钟的硼化反应，反应结束后在氩气和氢气氛围下自然冷却至室温，即制得硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的硼氧混化物粉末为无定型硼粉和三氧化二硼粉按照物质的量比为1:1组成的混合物粉末。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：在步骤(2)化学气相沉积的过程中，所述硼氧混化物粉末先在高温加热处理下生成二氧化二硼气体，后在高温氢气还原气氛下还原为硼，然后与多孔阳极氧化钼纳米薄膜反应，形成硼化钼与氧化钼两相共存的纳米多孔薄膜。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的炉温为700-800℃。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中硼化反应的时间为30-60分钟。
8.权利要求1或2所述的硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂在电催化析氢反应中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：
将硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂作为工作电极，饱和甘汞电极作为参比电极，高纯铂丝作为对电极，采用0.5mol/L的硫酸溶液或1mol/L的氢氧化钾水溶液为电解液，组成三电极体系在电化学工作站上进行测量。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：所述硼氧化钼纳米多孔薄膜电催化剂的暴露有效面积为0.2826平方厘米，质量为0.2毫克。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200811 |
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