CN114735752A - 一种金属相二硫化钼基面内异质结构、自支撑电极、制备方法及应用 - Google Patents

一种金属相二硫化钼基面内异质结构、自支撑电极、制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明适用于材料领域，提供了一种金属相二硫化钼基面内异质结构，包括：所述金属相二硫化钼基面内异质结构以金属相二硫化钼的纳米片层为主体，将过渡金属硫化物的团簇嵌入金属相二硫化钼的片层面内，即过渡金属硫化物的团簇取代金属相二硫化钼片层中部分二硫化钼团簇，在所得到的异质结构中，过渡金属硫化物团簇和金属相二硫化钼位于同一平面内。在这种异质结构中，能带结构丰富且易于调控的过渡金属硫化物可以与金属相二硫化钼在界面处产生丰富的“硫桥”，从而调节硫原子的电子结构；此外，过渡金属硫化物团簇与金属相二硫化钼形成“线/面”接触，能够形成更为丰富的异质相界面。

Description

一种金属相二硫化钼基面内异质结构、自支撑电极、制备方法 及应用
技术领域
本发明属于材料领域，尤其涉及一种金属相二硫化钼基面内异质结构、自支撑电极、制备方法及应用。
背景技术
金属相二硫化钼（1T-MoS2）是由S-Mo-S 叠加组成的二维层状结构。相比于二硫化钼其它相态的半导体导电性，金属相二硫化钼的类金属导电性使得其在电催化析氢、氮气还原等涉及电子转移的催化转化领域表现出相当可观的应用前景。近年来，水热/溶剂热合成金属相二硫化钼技术的日趋成熟更激发了其在电催化方向的应用。但是，金属相二硫化钼的基面活性较差。这归因于位于其基面的硫原子处于近热力学稳定的状态，从而呈现电化学惰性。然而，在二维层状结构中，基面原子的比例远高于边缘原子的比例。因此，惰性的基面硫原子限制了金属相二硫化钼的电催化活性。
为了进一步提升金属相二硫化钼的电催化活性，一些基于电子调控来活化二硫化钼中硫原子的策略被应用到实际研究中。其中，构建异质结构是一种易于控制且重现性较高的方法。目前，基于二硫化钼制备的异质结构，根据复合位置可分为两种。一种是在二硫化钼较为活泼的端基处，与异质相进行复合。这种异质结构的形貌多为异质相作为核心，二硫化钼片层作为壳层垂直分布在核心外围。另一种是在二硫化钼的基面上引入异质相，形成负载型的异质结构。二硫化钼基异质结构催化剂的制备是在较为成熟的水热/溶剂热法制备纯相二硫化钼的基础上加以改进和优化。简单来说，一是一步合成法，即在合成过程中一次性引入可溶性的主体相和异质相前驱体；二是两步合成法，即先成功制备主体相后，再通过其他合成手段，如水热/溶剂热、气相沉积、电沉积等，将异质相引入到主体相表面；但是这两种方法在应用到金属相二硫化钼/过渡金属硫化物面内异质结构的制备上还存在一些困难。一、由于不同硫化物的成核条件、晶体生长速度等差异，使用一步合成法制备本发明提出的面内异质结构易导致相分离，并且制备的异质结构含量极为有限，从而不能有效调节金属相二硫化钼的电子结构。二、由于金属相二硫化钼本身的特性，在两步合成法的第二步异质相引入阶段中，金属相二硫化钼易转化成导电性较差的2H相二硫化钼，导致导电性显著降低。
传统的异质结构为面外异质结构，如“负载型”，“核壳型”。两相之间多为“点/点”或“点/面”接触，形成的界面相对较少。然而，对金属相二硫化钼的基面硫原子的调控是基于两相之间形成的界面。因此，传统的异质结构对金属相二硫化钼基面硫原子的调节和活化有限。此外，被活化的硫原子位于两相的异质界面处。然而在面外异质结构中，异质界面容易被过渡金属硫化物颗粒或金属相二硫化钼片层覆盖，不能充分与电解液接触和进行电催化反应。尽管暴露的部分界面可以接触到电解液，但由于空间位阻效应，会影响到与反应物和中间产物的吸附。这些都限制了活性界面的利用率。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种金属相二硫化钼基面内异质结构、自支撑电极、制备方法及应用，旨在针对金属相二硫化钼基面催化活性较差的问题，通过与过渡金属硫化物构建面内异质结构对基面硫原子进行电子调控，提升其基面硫原子催化活性。
本发明是这样实现的，一种金属相二硫化钼基面内异质结构，包括：
所述金属相二硫化钼基面内异质结构以金属相二硫化钼的纳米片层为主体，将过渡金属硫化物的团簇嵌入金属相二硫化钼的片层面内，即过渡金属硫化物的团簇取代金属相二硫化钼片层中部分二硫化钼团簇，在所得到的异质结构中，过渡金属硫化物团簇和金属相二硫化钼位于同一平面内。
一种金属相二硫化钼基面内异质结构的制备方法，包括以下步骤：
第一步：按照比例称取过渡金属钼酸盐、硫源和还原剂加入水中混匀，得到溶液；
第二步：将所述溶液置于密闭环境中进行水热反应，所述水热反应的反应温度是160-220℃，反应时间是6-30小时；
第三步：将所述水热反应后的溶液冷却、离心分离、洗涤和干燥后，得到粉末状的所述金属相二硫化钼基面内异质结构。
进一步的技术方案，所述过渡金属钼酸盐包括但不限于钼酸铁、钼酸镍、钼酸钴和钼酸铜作为钼源和过渡金属源，并且所述过渡金属钼酸盐要求室温下难溶于水，所述硫源选自硫代硫酸钠、硫化钠、硫脲中的至少一种，且所述硫源选取硫脲时，可不再添加还原剂；所述过渡金属钼酸盐中的金属原子与硫源中的硫原子摩尔比为1：5-40，所述还原剂选自尿素和水合肼中的至少一种；所述过渡金属钼酸盐中的金属原子与还原剂中的硫原子摩尔比为1：5-40；所述溶液是过渡金属钼酸盐、硫源以及水混合均匀得到的混合物。
进一步的技术方案，所述过渡金属钼酸盐在溶液中的浓度是0.005-0.025mol·L-1，所述硫源在溶液中的浓度是0.1-1mol·L-1。
进一步的技术方案，所述过渡金属钼酸盐中的金属原子数量与硫源中的硫原子数量之比为1：20，所述水热反应的反应温度是200℃，反应时间是24小时。
进一步的技术方案，所述硫源和还原剂选取硫脲。
一种金属相二硫化钼基面内异质结构的制备方法的应用，所述金属相二硫化钼基面内异质结构在电解水析氢中的应用
一种自支撑电极，所述金属相二硫化钼基面内异质结构在电解水析氢中的应用。
一种自支撑电极的制备方法，所述自支撑电极的制备方法在上述金属相二硫化钼基面内异质结构的制备方法的基础上，增加将导电基底浸没于第二步密闭环境内的溶液中，所述导电基底选取碳布、钛片、泡沫镍。
一种自支撑电极的应用，所述自支撑电极在电解水析氢中的应用
本发明实施例提供的一种金属相二硫化钼基面内异质结构，在这种异质结构中，能带结构丰富且易于调控的过渡金属硫化物可以与金属相二硫化钼在界面处产生丰富的“硫桥”，从而调节硫原子的电子结构；此外，过渡金属硫化物团簇与金属相二硫化钼形成“线/面”接触，能够形成更为丰富的异质相界面；并且，两相位于同一平面内，能够避免异质相界面被遮蔽和减小空间位阻，为充分暴露催化活性位点提供结构基础；
本发明提出的采用过渡金属钼酸盐作为钼源，并通过适量的硫源和水进行水热合成制备金属相二硫化钼/过渡金属硫化物面内异质结构的方法，得到的产物中金属相二硫化钼含量高，含量范围为60~90%，并且具有大量金属相二硫化钼与过渡金属硫化物构成面内异质结构，解决了传统面外结构调控金属相二硫化钼基面硫原子能力有限和异质界面处活性位点利用率低的问题，作为析氢催化剂显示出优异的析氢催化性能，在0.5 M 硫酸和1.0 M 氢氧化钾电解液中分别表现出73和71 mV的过电位，以及49和43 mV dec-1的 Tafel斜率，超越了目前所报道的大多数二硫化钼基析氢催化剂，并且，提供的制备方法具有操作简单安全，制备周期短，适合大规模生产的优势，具有广阔的市场前景；
难溶性的过渡金属钼酸盐作为预制构件，提供并控制反应体系中钼源和过渡金属源的含量和比例，从而有效避免合成过程中的相分离；并且难溶性的过渡金属的钼酸盐在硫化过程中的缓慢和同步释放过渡金属原子和钼原子，有利于面内异质结构的合成。
附图说明
图1为本发明实施例提供的金属相二硫化钼/过渡金属硫化物面内异质结构（具体为金属相二硫化钼/硫化镍面内异质结构）的示意图；
图2为金属相二硫化钼/二硫化镍面内异质结构的自支撑电极的（a, b）扫描电镜（SEM）和（c）高分辨透射电镜（HRTEM）照片；
图3为金属相二硫化钼/过渡金属硫化钼面内异质结构催化剂和纯相金属相二硫化钼、商业Pt/C电极在0.5 M 硫酸中的线性伏安曲线；
图4为金属相二硫化钼/过渡金属硫化钼面内异质结构催化剂和纯相金属相二硫化钼、商业Pt/C电极在1.0 M 氢氧化钾中的线性伏安曲线。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。
实施例1
一种金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化镍面内异质结构），包括：
所述金属相二硫化钼基面内异质结构以金属相二硫化钼的纳米片层为主体，将过渡金属硫化物的团簇嵌入金属相二硫化钼的片层面内，即过渡金属硫化物的团簇取代金属相二硫化钼片层中部分二硫化钼团簇，在所得到的异质结构中，过渡金属硫化物团簇和金属相二硫化钼位于同一平面内。
一种金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化镍面内异质结构）的制备方法，包括以下步骤：
第一步：称取钼酸镍0.1g、硫脲0.8g加入20ml水中，混合均匀得到溶液；
第二步：在所述溶液转移到50ml反应釜中，密封反应釜，置于烘箱中在200℃，水热反应24小时；
第三步：水热反应结束后自然冷却到室温，将所得固体产物离心分离，用去离子水、乙醇分别清洗数次，收集固体产物，真空烘干，得到金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化镍面内异质结构）的粉末。
实施例2
一种金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化镍面内异质结构）的自支撑电极，所述自支撑电极具体是在导电基底上生长，并且由金属相二硫化钼基面内异质结构的纳米片阵列结构形成。
一种自支撑电极的制备方法，包括以下步骤：
第一步：称取钼酸镍0.1g、硫脲0.8g加入20ml水中，混合均匀得到溶液；
第二步：在所述溶液转移到50ml反应釜中，加入碳布作为导电基底，密封反应釜，置于烘箱中在200℃水热反应24小时；
第三步：水热反应结束后自然冷却到室温，将所得导电基底取出，真空烘干，得到金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化镍面内异质结构）的自支撑电极。
实施例3
一种金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化镍面内异质结构）的自支撑电极，所述自支撑电极具体是在导电基底上生长，并且由金属相二硫化钼基面内异质结构的纳米片阵列结构形成。
一种自支撑电极的制备方法，包括以下步骤：
第一步：称取钼酸镍、硫脲加入20ml水中，混合均匀得到钼酸镍为0.012m mol·L-1和硫脲为0.24 m mol·L-1的混合溶液；
第二步：在所述溶液转移到50ml反应釜中，加入碳布作为导电基底，密封反应釜，置于烘箱中在200℃水热反应24小时；
第三步：水热反应结束后自然冷却到室温，将所得导电基底取出，真空烘干，得到金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化镍面内异质结构）的自支撑电极。
实施例4
一种金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化镍面内异质结构）的自支撑电极，所述自支撑电极具体是在导电基底上生长，并且由金属相二硫化钼基面内异质结构的纳米片阵列结构形成。
一种自支撑电极的制备方法，包括以下步骤：
第一步：称取钼酸镍、硫脲加入20ml水中，混合均匀得到钼酸镍为0.005m mol·L-1和硫脲为0.1 m mol·L-1的混合溶液；
第二步：在所述溶液转移到50ml反应釜中，加入碳布作为导电基底，密封反应釜，置于烘箱中在200℃水热反应24小时；
第三步：水热反应结束后自然冷却到室温，将所得导电基底取出，真空烘干，得到金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化镍面内异质结构）的自支撑电极。
实施例5
一种金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化铁面内异质结构）的自支撑电极，所述自支撑电极具体是在导电基底上生长，并且由金属相二硫化钼基面内异质结构的纳米片阵列结构形成。
一种自支撑电极的制备方法，包括以下步骤：
第一步：称取钼酸铁0.1g、硫脲0.8g加入20ml水中，混合均匀得到溶液；
第二步：在所述溶液转移到50ml反应釜中，加入碳布作为导电基底，密封反应釜，置于烘箱中在200℃水热反应24小时；
第三步：水热反应结束后自然冷却到室温，将所得导电基底取出，真空烘干，得到金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化铁面内异质结构）的自支撑电极。
实施例6
一种金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化铁面内异质结构）的自支撑电极，所述自支撑电极具体是在导电基底上生长，并且由金属相二硫化钼基面内异质结构的纳米片阵列结构形成。
一种自支撑电极的制备方法，包括以下步骤：
第一步：称取钼酸铁、硫脲加入20ml水中，混合均匀得到钼酸铁为0.012m mol·L-1和0.24m mol·L-1的混合溶液；
第二步：在所述溶液转移到50ml反应釜中，加入碳布作为导电基底，密封反应釜，置于烘箱中在200℃水热反应24小时；
第三步：水热反应结束后自然冷却到室温，将所得导电基底取出，真空烘干，得到金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化铁面内异质结构）的自支撑电极。
实施例7
一种金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化铁面内异质结构）的自支撑电极，所述自支撑电极具体是在导电基底上生长，并且由金属相二硫化钼基面内异质结构的纳米片阵列结构形成。
一种自支撑电极的制备方法，包括以下步骤：
第一步：称取钼酸铁、硫脲加入20ml水中，混合均匀得到钼酸铁为0.005m mol·L-1和0.1 m mol·L-1的混合溶液；
第二步：在所述溶液转移到50ml反应釜中，加入碳布作为导电基底，密封反应釜，置于烘箱中在200℃水热反应24小时；
第三步：水热反应结束后自然冷却到室温，将所得导电基底取出，真空烘干，得到金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化铁面内异质结构）的自支撑电极。
实施例8
一种金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化钴面内异质结构）的自支撑电极，所述自支撑电极具体是在导电基底上生长，并且由金属相二硫化钼基面内异质结构的纳米片阵列结构形成。
一种自支撑电极的制备方法，包括以下步骤：
第一步：称取钼酸钴0.1g、硫脲0.8g加入20ml水中，混合均匀得到溶液；
在所述溶液转移到50ml反应釜中，加入碳布作为导电基底，密封反应釜，置于烘箱中在200℃水热反应24小时；
第二步：水热反应结束后自然冷却到室温，将所得导电基底取出，真空烘干，得到金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化钴面内异质结构）的自支撑电极。
实施例9
一种金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化钴面内异质结构）的自支撑电极，所述自支撑电极具体是在导电基底上生长，并且由金属相二硫化钼基面内异质结构的纳米片阵列结构形成。
一种自支撑电极的制备方法，包括以下步骤：
第一步：称取钼酸钴、硫脲加入20ml水中，混合均匀得到钼酸钴为0.012m mol·L-1和0.24m mol·L-1的混合溶液；
第二步：在所述溶液转移到50ml反应釜中，加入碳布作为导电基底，密封反应釜，置于烘箱中在200℃水热反应24小时；
第三步：水热反应结束后自然冷却到室温，将所得导电基底取出，真空烘干，得到金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化钴面内异质结构）的自支撑电极。
实施例10
一种金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化钴面内异质结构）的自支撑电极，所述自支撑电极具体是在导电基底上生长，并且由金属相二硫化钼基面内异质结构的纳米片阵列结构形成。
一种自支撑电极的制备方法，包括以下步骤：
第一步：称取钼酸钴、硫脲加入20ml水中，混合均匀得到钼酸钴为0.005m mol·L-1和0.1m mol·L-1的混合溶液；
第二步：在所述溶液转移到50ml反应釜中，加入碳布作为导电基底，密封反应釜，置于烘箱中在200℃水热反应24小时；
第三步：水热反应结束后自然冷却到室温，将所得导电基底取出，真空烘干，得到金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化钴面内异质结构）的自支撑电极。
实施例11
一种金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化钴面内异质结构）的自支撑电极，所述自支撑电极具体是在导电基底上生长，并且由金属相二硫化钼基面内异质结构的纳米片阵列结构形成。
一种自支撑电极的制备方法，包括以下步骤：
第一步：称取钼酸铜0.1g、硫脲0.8g加入20ml水中，混合均匀得到溶液；
第二步：在所述溶液转移到50ml反应釜中，加入碳布作为导电基底，密封反应釜，置于烘箱中在200℃水热反应24小时；
第三步：水热反应结束后自然冷却到室温，将所得导电基底取出，真空烘干，得到金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化钴面内异质结构）的自支撑电极。
实施例12
一种金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化钴面内异质结构）的自支撑电极，所述自支撑电极具体是在导电基底上生长，并且由金属相二硫化钼基面内异质结构的纳米片阵列结构形成。
一种自支撑电极的制备方法，包括以下步骤：
第一步：称取钼酸铜、硫脲加入20ml水中，混合均匀得到钼酸铜为0.012 m mol·L-1和0.24 m mol·L-1的混合溶液；
第二步：在所述溶液转移到50ml反应釜中，加入碳布作为导电基底，密封反应釜，置于烘箱中在200℃水热反应24小时；
第三步：水热反应结束后自然冷却到室温，将所得导电基底取出，真空烘干，得到金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化钴面内异质结构）的自支撑电极。
实施例13
一种金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化钴面内异质结构）的自支撑电极，所述自支撑电极具体是在导电基底上生长，并且由金属相二硫化钼基面内异质结构的纳米片阵列结构形成。
一种自支撑电极的制备方法，包括以下步骤：
第一步：称取钼酸铜、硫脲加入20ml水中，混合均匀得到钼酸铜为0.005 m mol·L-1和0.1 m mol·L-1的混合溶液；
第二步：在所述溶液转移到50ml反应釜中，加入碳布作为导电基底，密封反应釜，置于烘箱中在200℃水热反应24小时；
第三步：水热反应结束后自然冷却到室温，将所得导电基底取出，真空烘干，得到金属相二硫化钼基面内异质结构（金属相二硫化钼/硫化钴面内异质结构）的自支撑电极。
实施例14
将实施例2中制备的金属相二硫化钼/硫化镍面内异质结构的自支撑电极进行扫描电镜（SEM）和高倍率透射电镜（HRTEM）表征，得到的图片如图1所示。在图2中，（a）图和（b）图对应不同放大倍数下的金属相二硫化钼/硫化镍面内异质结构的自支撑电极的SEM照片，（c）图对应金属相二硫化钼/硫化镍面内异质结构的HRTEM照片。
可以观察金属相二硫化钼/硫化镍面内异质结构的自支撑电极在导电基底上具有规则的阵列纳米片形貌，并且从HRTEM照片上可以观察到金属相二硫化钼和硫化镍处在同一平面的纳米片上，即本发明提出的面内异质结构。
实施例15
将上述实施例2、5、8中优选条件下制备的自支撑电极直接应用于酸性条件下的电解水产氢催化，图3为对应的金属相二硫化钼/过渡金属硫化物面内异质结构自支撑电极的线性扫描伏安曲线，从图3中可知，金属相二硫化钼/硫化镍面内异质结构自支撑电极在H2SO4中表现出优秀的催化活性。以10 mA·cm-2电流密度（Current Density）下所对应的过电位（Overpotential）为评价参数，金属相二硫化钼/硫化镍面内异质结构自支撑电极对应过电位为73 mV，与目前催化性能最好的20wt% Pt/C贵金属催化剂仅相差24 mV。该性能优于目前国际报道的大部分电解水析氢催化剂。
其中，在图3所示的样品中，Pt/C表示20wt% Pt/C贵金属催化剂，为现有产品，厂家为上海辰华电气有限公司。
实施例16
将上述实施例2、5、8中优选条件下制备的自支撑电极直接应用于碱性条件下的电解水产氢催化，图4为对应的金属相二硫化钼/过渡金属硫化物面内异质结构自支撑电极的线性扫描伏安曲线，从图4中可知，金属相二硫化钼/硫化镍面内异质结构自支撑电极在KOH中表现出优秀的催化活性。以10 mA·cm-2电流密度（Current Density）下所对应的过电位（Overpotential）为评价参数，金属相二硫化钼/硫化镍面内异质结构自支撑电极对应过电位为71 mV，与目前催化性能最好的20wt% Pt/C贵金属催化剂仅相差29 mV。该性能优于目前国际报道的大部分电解水析氢催化剂。
金属相二硫化钼/过渡金属硫化物面内异质结构自支撑在电解水析氢中显示出优异的催化活性，在酸性电解液中（0.5 M硫酸），达到10 mAcm-2的电流密度仅需73 mV过电位。Tafel斜率仅为46 mV dec-1；在碱性电解液中（1.0 M氢氧化钾），达到10 mAcm-2的电流密度仅需71 mV过电位。Tafel斜率仅为40 mV dec-1超越了目前报道的大多数二硫化钼基析氢催化剂。可作为高活性析氢催化剂使用。
难溶性的过渡金属钼酸盐作为预制构件，提供并控制反应体系中钼源和过渡金属源的含量和比例，从而有效避免合成过程中的相分离。并且难溶性的过渡金属的钼酸盐在硫化过程中的缓慢和同步释放过渡金属原子和钼原子，有利于面内异质结构的合成。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属相二硫化钼基面内异质结构，其特征在于，包括：
所述金属相二硫化钼基面内异质结构以金属相二硫化钼的纳米片层为主体，将过渡金属硫化物的团簇嵌入金属相二硫化钼的片层面内，即过渡金属硫化物的团簇取代金属相二硫化钼片层中部分二硫化钼团簇，在所得到的异质结构中，过渡金属硫化物团簇和金属相二硫化钼位于同一平面内。
2.权利要求1所述的金属相二硫化钼基面内异质结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：按照比例称取过渡金属钼酸盐、硫源和还原剂加入水中混匀，得到溶液；
第二步：将所述溶液置于密闭环境中进行水热反应，所述水热反应的反应温度是160-220℃，反应时间是6-30小时；
第三步：将所述水热反应后的溶液冷却、离心分离、洗涤和干燥后，得到粉末状的所述金属相二硫化钼基面内异质结构。
3.根据权利要求2所述的金属相二硫化钼基面内异质结构的制备方法，其特征在于，所述过渡金属钼酸盐包括但不限于钼酸铁、钼酸镍、钼酸钴和钼酸铜作为钼源和过渡金属源，并且所述过渡金属钼酸盐要求室温下难溶于水，所述硫源选自硫代硫酸钠、硫化钠、硫脲中的至少一种，且所述硫源选取硫脲时，可不再添加还原剂；所述过渡金属钼酸盐中的金属原子与硫源中的硫原子摩尔比为1：5-40，所述还原剂选自尿素和水合肼中的至少一种；所述过渡金属钼酸盐中的金属原子与还原剂中的硫原子摩尔比为1：5-40；所述溶液是过渡金属钼酸盐、硫源以及水混合均匀得到的混合物。
4.根据权利要求3所述的金属相二硫化钼基面内异质结构的制备方法，其特征在于，所述过渡金属钼酸盐在溶液中的浓度是0.005-0.025mol·L-1，所述硫源在溶液中的浓度是0.1-1mol·L-1。
5.根据权利要求3所述的金属相二硫化钼基面内异质结构的制备方法，其特征在于，所述过渡金属钼酸盐中的金属原子数量与硫源中的硫原子数量之比为1：20，所述水热反应的反应温度是200℃，反应时间是24小时。
6.根据权利要求3所述的金属相二硫化钼基面内异质结构的制备方法，其特征在于，所述硫源和还原剂选取硫脲。
7.权利要求1所述的金属相二硫化钼基面内异质结构在电解水析氢中的应用。
8.一种自支撑电极，其特征在于，所述自支撑电极包括金属相二硫化钼基面内异质结构，所述自支撑电极具体是在导电基底上生长，并且由金属相二硫化钼基面内异质结构的纳米片阵列结构形成。
9.权利要求8所述的自支撑电极的制备方法，其特征在于，所述自支撑电极的制备方法在上述金属相二硫化钼基面内异质结构的制备方法的基础上，增加将导电基底浸没于第二步密闭环境内的溶液中，所述导电基底选取碳布、钛片、泡沫镍。
10.权利要求8或9所述的自支撑电极在电解水析氢中的应用。
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