CN112609197A - 一种二维片层碳基碳化钼复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种二维片层碳基碳化钼复合材料的制备方法，包括：（1）、将质量比为1:（0.5~10）的葡萄糖和钼酸铵溶于去离子水中，形成3~67g/L的钼酸铵溶液后，加入2~5倍葡萄糖用量的硼化合物，置于25~100℃下搅拌蒸干，随后转入烘箱中继续干燥得到前驱体；（2）、将前驱体经置于管式炉中，以5℃/min速率升温，在800~900℃的惰性气氛下恒温处理2小时；（3）、高温处理后的样品经过洗涤和干燥处理，得到二维碳基钼的不同碳化物复合材料。本发明制备获得的二维碳基钼的不同碳化物复合材料，制备过程简单，操作方便，工艺参数易于控制，得到新型MoC和Mo2C的不同碳化物复合材料，可应用于制氢催化领域。

Description

一种二维片层碳基碳化钼复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及催化材料技术领域，具体为一种二维片层碳基碳化钼复合材料的制备方法。
背景技术
金属碳化物是一类具有高硬度、高熔点、良好热稳定性和抗腐蚀性的新型功能材料，已在许多领域得到应用。20世纪90年代，Ledoux等报道金属碳化物具有类贵金属的特性，认为在金属碳化物中，碳原子间充在金属晶格中，引起电子密度的变化，使晶格参数变大，晶格间距增大，从而导致d带收缩，费米能态d电子密度增加，因而与贵金属有相似的表面性质和吸收特性。近年来，碳化物尤其是碳化钼作为一类新型催化材料引起广泛关注。就催化活性而言，碳化钼在许多方面与Pt族贵金属相似，特别是其析氢活性上与Pt、Pd等贵金属相当，有望成为贵金属的替代物。
随着研究的深入，新的制备碳化钼的方法也在不断提出和验证。目前，碳化钼的制备方法主要有以下几种：1、程序升温反应法，将氧化钼前躯体在轻质烃或者轻质烃/H2混合气中程序升温碳化。该方法简单易空及产物较纯，但该方法易导致催化剂表面积碳化，且所得碳化钼比表面积较小；2、碳热还原法，由钼氧化物和适量的碳载体在保护气氛或者还原气氛中反应，该方法得到的产物具有较大的比表面积，但是该反应温度通常较高；3、溶剂热还原法，该方法是采用还原能力强的物质（KBH4）将氧化钼还原为碳化钼，该方法简单易控，温度较低，但是产物不纯；4、金属前驱体裂解法，是利用金属有机化合物和利用钼酸铵与六次甲基四胺的混合物高温裂解制得，但是前驱体制备复杂，且制得颗粒较大。此外，还有CVD、水热法、超声法、微波法等报道，但是这些方法同样存在产量小，反应不充分、产物颗粒大、产物不纯的问题。以上的方法受限与本身特点而在实际应用特别是催化剂的量产方面存在较大的不足。
发明内容
本发明旨在提供一种新型复合催化材料，具体是一种二维片层碳基碳化钼复合材料的制备方法。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种二维片层碳基碳化钼复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）、将质量比为1:（0.5~10）的葡萄糖和钼酸铵溶于去离子水中，形成3~67g/L的钼酸铵溶液后，加入2~5倍葡萄糖用量的硼化合物，置于25~100℃下搅拌蒸干，随后转入烘箱中继续干燥得到前驱体；
（2）、将前驱体置于管式炉中，以5℃/min速率升温，在800~900℃的惰性气氛下恒温处理2小时；
（3）、高温处理后的样品经过洗涤和干燥处理，得到二维碳基钼的不同碳化物复合材料。
本发明方法利用葡萄糖多羟基结构特点，在与钼酸根离子配位的同时，其分子间以氢键相连形成二维支撑平面结构，加入硼化合物起到稳定二维结构的作用，在温和的条件下反应得到二维层状前驱体；在高温处理条件下，葡萄糖提供碳源形成碳基体，同时钼在碳基上原位碳化得到二维碳基钼的不同碳化物（MoC和Mo2C）复合材料。
本发明方法利用葡萄糖的结构特点协同钼离子配位，在优化的工艺条件下，得到MoC和Mo2C的复合材料，避免形成钼的氧化物。
本发明设计合理，制备获得的二维碳基钼的不同碳化物复合材料，制备过程简单，操作方便，工艺参数易于控制，得到新型MoC和Mo2C的不同碳化物复合材料，可应用于制氢催化领域，具有很好的实际应用及推广前景。
附图说明
图1a表示实施例3制备的样品（二维片层碳基炭化钼复合材料）区域a的扫描电镜图。
图1b表示实施例3制备的样品（二维片层碳基炭化钼复合材料）区域b的扫描电镜图。
图1c表示实施例3制备的样品（二维片层碳基炭化钼复合材料）区域c的扫描电镜图。
图1d表示实施例3制备的样品（二维片层碳基炭化钼复合材料）区域d的扫描电镜图。
图2表示实施例3制备的样品（二维片层碳基炭化钼复合材料）XRD图。
注：图1a、图1b、图1c和图1d分别是对实施例3制备的同一样品中不同的区域a、区域b、区域c和区域d的扫描电镜图，目的是可以从不同角度和位置进行观察。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
实施例1
一种二维片层碳基碳化钼复合材料的制备方法，如下：
1、将1g葡萄糖和0.1g钼酸铵溶于30mL去离子水中，形成3.3g/L的钼酸铵溶液后，加入2g硼酸钠，置于25℃的水浴锅中搅拌蒸干，随后转入烘箱中继续干燥得到前驱体。
2、将前驱体经置于管式炉中，以5℃/min速率升温，在800℃的惰性气氛下恒温处理2小时。
3、高温处理后的样品经过洗涤和干燥处理，得到二维碳基钼的不同碳化物（MoC和Mo2C）复合材料。
实施例1制备的样品在电化学析氢反应的碱性条件下显示出高的催化活性，10mA/cm2过电位为120mV。
实施例2
一种二维片层碳基碳化钼复合材料的制备方法，如下：
1、将1g葡萄糖和0.5g钼酸铵溶于30mL去离子水中，形成16.7g/L的钼酸铵溶液后，加入3g硼酸，置于60℃的水浴锅中搅拌蒸干，随后转入烘箱中继续干燥得到前驱体。
2、将前驱体经置于管式炉中，以5℃/min速率升温，在800℃的惰性气氛下恒温处理2小时。
3、高温处理后的样品经过洗涤和干燥处理，得到二维碳基钼的不同碳化物（MoC和Mo2C）复合材料。
实施例2制备的样品在电化学析氢反应的碱性条件下显示出高的催化活性，10mA/cm2过电位为116mV。
实施例3
一种二维片层碳基碳化钼复合材料的制备方法，如下：
1、将1g葡萄糖和2g钼酸铵溶于30mL去离子水中，形成66.7g/L的钼酸铵溶液后，加入5g硼酸钠，置于100℃的水浴锅中搅拌蒸干，随后转入烘箱中继续干燥得到前驱体。
2、将前驱体经置于管式炉中，以5℃/min速率升温，在900℃的惰性气氛下恒温处理2小时。
3. 高温处理后的样品经过洗涤和干燥处理，得到二维碳基钼的不同碳化物（MoC和Mo2C）复合材料。
实施例3制备的样品在电化学析氢反应的碱性条件下显示出高的催化活性，10mA/cm2过电位为110mV。
从同一样品的不同位置的图1a、图1b、图1c和图1d可以看出，得到的二维碳基碳化物（MoC和Mo2C）复合材料呈现有纳米颗粒形成的二维片层结构。
从图2可以看出，得到的二维碳基碳化物具有MoC和Mo2C晶型结构。
应当指出，对于本技术领域的一般技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和应用，这些改进和应用也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种二维片层碳基碳化钼复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）、将质量比为1:（0.5~10）的葡萄糖和钼酸铵溶于去离子水中，形成3~67g/L的钼酸铵溶液后，加入2~5倍葡萄糖用量的硼化合物，置于25~100℃下搅拌蒸干，随后转入烘箱中继续干燥得到前驱体；
（2）、将前驱体经置于管式炉中，以5℃/min速率升温，在800~900℃的惰性气氛下恒温处理2小时；
（3）、高温处理后的样品经过洗涤和干燥处理，得到二维碳基钼的不同碳化物复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种二维片层碳基碳化钼复合材料的制备方法，其特征在于：所述硼化合物为硼酸或者硼酸钠。
3.根据权利要求1或2所述的一种二维片层碳基碳化钼复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，葡萄糖和钼酸铵的质量比为1:2。
4.根据权利要求3所述的一种二维片层碳基碳化钼复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，钼酸铵溶液的浓度为66.7g/L。
5.根据权利要求4所述的一种二维片层碳基碳化钼复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，硼化合物的用量为葡萄糖的5倍。
6.根据权利要求5所述的一种二维片层碳基碳化钼复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，在900℃的惰性气氛下恒温处理2小时。
7.权利要求1-6任一所述的二维片层碳基碳化钼复合材料在电化学析氢反应中的应用。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113277514A (zh) * 2021-06-18 2021-08-20 信阳师范学院 一种过渡金属碳化物Mo2C材料的制备方法
CN114717593A (zh) * 2022-03-25 2022-07-08 清华大学 碳纳米管复合析氢催化膜及其制备方法
CN115094437A (zh) * 2022-06-28 2022-09-23 太原理工大学 一种氮掺杂二维碳基碳化钼纳米材料的制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103936008A (zh) * 2014-04-23 2014-07-23 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种纳米碳化钼的合成方法
CN105977049A (zh) * 2016-06-06 2016-09-28 复旦大学 一种碳化钼/石墨烯纳米带复合材料的制备方法
CN106694006A (zh) * 2016-12-12 2017-05-24 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种氧化还原固定方法制备高分散碳化钼/碳复合电催化剂
CN107999108A (zh) * 2017-12-13 2018-05-08 中国石油大学(华东) 一种氮磷共掺杂碳负载的碳化钼或碳化钨催化剂及其制备方法和应用
CN108671950A (zh) * 2018-05-24 2018-10-19 温州大学 一种碳基碳化钼复合材料及其制备方法
CN109019602A (zh) * 2018-07-17 2018-12-18 深圳大学 碳化钼材料、碳化钼@硫化钼复合材料及制备方法与应用
CN109464665A (zh) * 2018-11-14 2019-03-15 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种可降解有机/无机杂化二维片层碳化钼纳米复合材料及其制备方法和应用
CN109659535A (zh) * 2018-12-18 2019-04-19 中科廊坊过程工程研究院 一种碳化钼/碳复合材料及其制备方法和应用
CN109999840A (zh) * 2019-04-10 2019-07-12 中南大学 一种碳化钼（MoC）硫化氢选择性氧化脱硫催化剂及其制备方法
CN111804321A (zh) * 2019-04-10 2020-10-23 中南大学 一种碳化物/氮化碳硫化氢选择性氧化脱硫催化剂及其制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103936008A (zh) * 2014-04-23 2014-07-23 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种纳米碳化钼的合成方法
CN105977049A (zh) * 2016-06-06 2016-09-28 复旦大学 一种碳化钼/石墨烯纳米带复合材料的制备方法
CN106694006A (zh) * 2016-12-12 2017-05-24 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种氧化还原固定方法制备高分散碳化钼/碳复合电催化剂
CN107999108A (zh) * 2017-12-13 2018-05-08 中国石油大学(华东) 一种氮磷共掺杂碳负载的碳化钼或碳化钨催化剂及其制备方法和应用
CN108671950A (zh) * 2018-05-24 2018-10-19 温州大学 一种碳基碳化钼复合材料及其制备方法
CN109019602A (zh) * 2018-07-17 2018-12-18 深圳大学 碳化钼材料、碳化钼@硫化钼复合材料及制备方法与应用
CN109464665A (zh) * 2018-11-14 2019-03-15 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种可降解有机/无机杂化二维片层碳化钼纳米复合材料及其制备方法和应用
CN109659535A (zh) * 2018-12-18 2019-04-19 中科廊坊过程工程研究院 一种碳化钼/碳复合材料及其制备方法和应用
CN109999840A (zh) * 2019-04-10 2019-07-12 中南大学 一种碳化钼（MoC）硫化氢选择性氧化脱硫催化剂及其制备方法
CN111804321A (zh) * 2019-04-10 2020-10-23 中南大学 一种碳化物/氮化碳硫化氢选择性氧化脱硫催化剂及其制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113277514A (zh) * 2021-06-18 2021-08-20 信阳师范学院 一种过渡金属碳化物Mo2C材料的制备方法
CN114717593A (zh) * 2022-03-25 2022-07-08 清华大学 碳纳米管复合析氢催化膜及其制备方法
CN115094437A (zh) * 2022-06-28 2022-09-23 太原理工大学 一种氮掺杂二维碳基碳化钼纳米材料的制备方法
CN115094437B (zh) * 2022-06-28 2024-01-12 太原理工大学 一种氮掺杂二维碳基碳化钼纳米材料的制备方法

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