CN115090226A - 一种钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶及其制备方法和在海水提铀中的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶及其制备方法和在海水提铀中的应用，属于海水提铀领域。本发明要解决旨在解决传统物理吸附法在海水提铀中存在的局限性的问题。本发明的钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶是以钴铝掺杂二硫化钼粉体和氧化石墨烯分散液为原料，氧化石墨烯与钴铝掺杂二硫化钼粉体的质量比为(30：70)～(70：30)，采用水热法制备的。本发明具有高析氢性能和具有对铀酰离子特异性吸附能力的材料，通过将电化学方法应用于海水提铀，实现更高的海水提铀能力，并且三维气凝胶结构能作为无粘结剂自支撑电极具有更大的活性比表面积，且有利于电子传输和质子转移，从而展示出优异的提铀性能。

Description

一种钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶及其制备方 法和在海水提铀中的应用
技术领域
本发明属于海水提铀的技术领域，具体地说，涉及一种钴铝掺杂二硫化钼粉体的还原氧化石墨烯气凝胶，及钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶制备方法，钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶在电化学海水提铀中的应用。
背景技术
核能是一项成熟的技术，能够提供没有温室气体排放的大规模电力。铀是核燃料的关键元素，因此铀的开采和回收至关重要。到目前为止，约有760万吨的铀在陆地上被发现，而海水中有约45亿吨铀可用于供应核能源，是陆地上铀资源的数百倍。因此，开发从海水中提取铀的技术将大大减少各个国家对能源和资源安全的担忧，尤其是那些不拥有铀矿资源的国家。
目前，许多研究工作都集中在开发高容量的物理吸附剂。如金属氧化物/硫化物，聚酰胺肟纤维，多孔有机聚合物，金属有机框架等材料。然而物理吸附法也有一定的局限性。首先，由于海水中的铀浓度较低，铀离子的扩散到铀离子向吸附剂表面的扩散速度很慢。第二，被吸附的阳离子是带正电的，由于库仑排斥作用被吸附的阳离子会拒绝进入的铀离子。最后，其他阳离子会导致对吸附位点的竞争，并降低铀的收集能力。
发明内容
本发明旨在解决传统物理吸附法在海水提铀中存在的局限性，提供一种钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶及其制备方法和应用。本发明具有高析氢性能和具有对铀酰离子特异性吸附能力的材料，能利用电化学方法应用于海水提铀。
为了实现上述技术问题，本发明采取了以下的技术方案：
本发明的目的在于提供一种钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶是以钴铝掺杂二硫化钼粉体和氧化石墨烯分散液为原料，氧化石墨烯与钴铝掺杂二硫化钼粉体的质量比为(30：70)～(70:30)，采用水热法制备的；其中，钴铝掺杂二硫化钼粉体是以铝粉、钴粉和二硫化钼粉末为原料通过机械合金化法制备的，二硫化钼的物相为1T相；钴铝掺杂二硫化钼粉体中铝的掺杂量为1wt.％-5wt.％，钴的掺杂量为1wt.％-20wt.％。
本发明还提供了钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶的制备方法；具体是通过下述步骤实现的：钴铝掺杂二硫化钼粉末与氧化石墨烯分散液混合，超声，并放入反应釜中，在一定温度下进行一段时间的水热反应，待反应结束，冷却至室温后，冷冻干燥，得到钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶。
进一步地限定，在120℃-200℃条件下水热反应12h-24h。
进一步地限定，在-60℃--40℃条件下冷冻干燥12h-36h。
利用改良hummers法剥离鳞片石墨后得到氧化石墨烯分散液；可以采用下述步骤如下：
步骤1.准备恒温磁力搅拌器，铁架台，锅，三颈烧瓶，冷凝管，组装；
步骤2.称取2g鳞片石墨+2g硝酸钠+96ml浓硫酸加入三颈烧瓶；
步骤3.将3个口用保鲜膜封上，冰水浴搅拌1h；
步骤4.缓慢加入12g高锰酸钾(用30min以上加完)，冰水浴持续搅拌保持1.5h；
步骤5.加热至35～40℃，水浴恒温搅拌3h，(从加热开始计时)；
步骤6.缓慢加入80ml去离子水(用30min以上加完)；
步骤7.缓慢加热至90℃，保温10min；
步骤8.停止加热，缓慢加入200ml去离子水；
步骤9.加入200ml 30％过氧化氢溶液，搅拌15min，得到氧化石墨烯混合液；
步骤10.将混合液转移至烧杯，封存，静置12h，去浮渣；
步骤11.用8000r/min的转速离心，倒掉上清液，取沉淀，加入去离子水，重复多次，直至pH约为7；
步骤12.将氧化石墨烯水溶液移至离心管，100W/5min超声分散后，以4000r/min的转速离心，取上层液体，重复多次，直至溶液中不再有可见颗粒存在；
步骤13.将得到的氧化石墨烯分散在适量去离子水中，得到氧化石墨烯分散液。
本发明还提供了钴铝掺杂二硫化钼粉体的制备方法，包括以下步骤：将铝粉、钴粉和二硫化钼粉末混合后，惰性气氛下间歇式球磨至少6h，即得到钴铝掺杂1T相二硫化钼粉体。
进一步地限定，所述铝粉、钴粉和二硫化钼粉末的质量纯度≥99.50％。
进一步地限定，所述间歇式球磨采用的磨球为钢球或者氧化锆球。
进一步地限定，所述磨球直径控制在3mm～10mm。
进一步地限定，所述间歇式球磨的球料比为(5～30)：1。
进一步地限定，所述惰性气氛为氩气或氮气。
进一步地限定，间歇式球磨过程中每运行5min～20min，停止5min～20min；优选地，间歇式球磨过程中每运行5min，停止5min。
进一步地限定，间歇式球磨过程中球磨转速为300r/min～800r/min，优先为700r/min。
优选地，球磨时间为6-24h，最优选为24h。
此外，还提供了本发明的钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶的用途，上述钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶或者上述方法制备钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶用于电化学海水制氢。
此外，本发明还提供了的钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶的用途，上述钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶或者上述方法制备钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶用于电化学海水提铀。
电化学海水提铀的方法是通过下述步骤实现的：将含铀海水过滤后，加入电解池中，放置三电极体系，设置一定的电解池电压，电解一段时间；
其中，以Ag/AgCl电极为参比电极，碳棒为对电极，上述钴铝掺杂二硫化钼的氧化石墨烯气凝胶或上述方法制备钴铝掺杂二硫化钼的氧化石墨烯气凝胶作为工作电极。
进一步地限定，所述电解池电压为-0.6V～-1.6V。
进一步地限定，所述电解时间为0.2h—2h。
本发明电化学提铀方法通过使用电场来引导铀离子的迁移并提高碰撞率。使用电沉积来中和带电的铀离子以避免库仑排斥。并且因为电化学方法导致的析氢反应在负极提供了大量的局部氢氧根聚集，有利于铀酰离子沉淀的产生，从而加速提铀过程。因此设计一种具有高析氢性能和具有对铀酰离子特异性吸附能力的材料，并通过电化学方法可实现在海洋中高的铀提取量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明与现有海水提铀材料相比，具有更高的海水提铀能力，并且三维气凝胶结构能作为无粘结剂自支撑电极具有更大的活性比表面积，且有利于电子传输和质子转移，从而展示出优异的提铀性能。
与此同时，本发明提出促进析氢反应，从而提供更多的氢氧根促进铀酰离子沉淀的形成，与现有电化学海水提铀材料构思上存在不同。
本发明具有产量高、无需解吸过程、稳定性好的特点，从而降低成本。
为了能够更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明详细说明与附图，然而所附的附图仅提供参考和说明之用，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1是制备得到最终产物的X射线衍射图谱；
图2是制备得到最终产物的Mo 3d XPS光谱图；
图3是制备得到最终产物的透射电镜图；
图4是制备得到最终产物的元素分布图；
图5是制备得到的最终产物在含铀量为100mg L-1的模拟海水中不同电解时间下的电化学提铀的铀提取率；
图6是制备得到的最终产物在含铀量为100mg L-1的模拟海水中不同电压下的电化学提铀的铀提取率；
图7是制备得到的最终产物在含铀量为100mg L-1模拟海水中电化学提铀循环使用效果；
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
下述实施例中利用改良hummers法剥离鳞片石墨后得到氧化石墨烯分散液；具体采用下述步骤如下：
步骤1.准备恒温磁力搅拌器，铁架台，锅，三颈烧瓶，冷凝管，组装；
步骤2.称取2g鳞片石墨+2g硝酸钠+96ml浓硫酸加入三颈烧瓶；
步骤3.将3个口用保鲜膜封上，冰水浴搅拌1h；
步骤4.缓慢加入12g高锰酸钾(用30min以上加完)，冰水浴持续搅拌保持1.5h；
步骤5.加热至40℃，水浴恒温搅拌3h，(从加热开始计时)；
步骤6.缓慢加入80ml去离子水(用30min以上加完)；
步骤7.缓慢加热至90℃，保温10min；
步骤8.停止加热，缓慢加入200ml去离子水；
步骤9.加入200ml 30％过氧化氢溶液，搅拌15min，得到氧化石墨烯混合液；
步骤10.将混合液转移至烧杯，封存，静置12h，去浮渣；
步骤11.用8000r/min的转速离心，倒掉上清液，取沉淀，加入去离子水，重复多次，直至PH约为7；
步骤12.将氧化石墨烯水溶液移至离心管，100W/5min超声分散后，以4000r/min的转速离心，取上层液体，重复多次直至溶液中不再有可见颗粒存在；
步骤13.将得到的氧化石墨烯分散在适量去离子水中，得到氧化石墨烯分散液。
实施例1：本实施例使用的钴铝掺杂二硫化钼粉体以铝粉、钴粉和二硫化钼粉末为原料，通过机械合金化法制备的，其中，二硫化钼的物相为1T相，铝的掺杂量为1wt.％，钴的掺杂量为10wt.％。
本实施例中钴铝掺杂1T相二硫化钼粉体的制备方法是通过下述步骤实现的：将粒径为50纳米的铝粉、粒径为1.6微米的钴粉和粒径为1微米的二硫化钼粉末混合后，放入球磨罐中，利用氩气将球磨罐中的空气排出，氩气气氛下间歇式球磨24h，即得到钴铝掺杂1T相二硫化钼粉体。
所述铝粉、钴粉和二硫化钼粉末的质量纯度均为99.50％。
所述间歇式球磨采用的磨球为氧化锆球。
所述磨球直径控制在3mm。
所述间歇式球磨的球料比为10：1。
间歇式球磨过程中每运行5min，停止5min。
间歇式球磨过程中球磨转速为700r/min。
本实施例钴铝掺杂二硫化钼粉体中二硫化钼的物相为1T相。
本实施例中钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶的制备方法是通过下述步骤实现的：本实施方法制得的钴铝掺杂二硫化钼粉末与氧化石墨烯分散液混合，超声至分散均匀，然后放入反应釜中，在120℃条件下水热反应24h，待反应结束，冷却至室温后，在-60℃条件下冷冻干燥24h，得到钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶。
其中，氧化石墨烯与钴铝掺杂二硫化钼粉体的质量比为30：70。
实施例2：本实施例使用的钴铝掺杂二硫化钼粉体以铝粉、钴粉和二硫化钼粉末为原料，通过机械合金化法制备的，其中，二硫化钼的物相为1T相，铝的掺杂量为5wt.％，钴的掺杂量为20wt.％。
本实施例中钴铝掺杂二硫化钼粉体的制备方法是通过下述步骤实现的：将粒径为50纳米的铝粉、粒径为1.6微米的钴粉和粒径为1微米的二硫化钼粉末混合后，放入球磨罐中，利用氩气将球磨罐中的空气排出，氩气气氛下间歇式球磨24h，即得到钴铝掺杂1T相二硫化钼粉体。
所述铝粉、钴粉和二硫化钼粉末的质量纯度均为99.50％。
所述间歇式球磨采用的磨球为钢球。
所述磨球直径控制在3mm。
所述间歇式球磨的球料比为10：1。
间歇式球磨过程中每运行20min，停止10min。
间歇式球磨过程中球磨转速为600r/min。
本实施例钴铝掺杂二硫化钼粉体中二硫化钼的物相为1T相。
本实施例中钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶的制备方法是通过下述步骤实现的：本实施方法制得的钴铝掺杂二硫化钼粉末与氧化石墨烯分散液混合，超声至分散均匀，然后放入反应釜中，在180℃条件下水热反应12h，待反应结束，冷却至室温后，在-50℃条件下冷冻干燥24h，得到钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶。
其中，氧化石墨烯与钴铝掺杂二硫化钼粉体的质量比为40：60。
实施例3：本实施例使用的钴铝掺杂二硫化钼粉体以铝粉、钴粉和二硫化钼粉末为原料，通过机械合金化法制备的，其中，二硫化钼的物相为1T相，铝的掺杂量为5wt.％，钴的掺杂量为20wt.％。
本实施例中钴铝掺杂1T相二硫化钼粉体的制备方法是通过下述步骤实现的：将粒径为50纳米的铝粉、粒径为1.6微米的钴粉和粒径为1微米的二硫化钼粉末混合后，放入球磨罐中，利用氩气将球磨罐中的空气排出，氩气气氛下间歇式球磨24h，即得到钴铝掺杂1T相二硫化钼粉体。
所述铝粉、钴粉和二硫化钼粉末的质量纯度均为99.50％。
所述间歇式球磨采用的磨球为钢球。
所述磨球直径控制在3mm。
所述间歇式球磨的球料比为10：1。
间歇式球磨过程中每运行20min，停止10min。
间歇式球磨过程中球磨转速为500r/min。
本实施例钴铝掺杂二硫化钼粉体中二硫化钼的物相为1T相。
本实施例中钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶的制备方法是通过下述步骤实现的：本实施方法制得的钴铝掺杂二硫化钼粉末与氧化石墨烯分散液混合，超声至分散均匀，然后放入反应釜中，在160℃条件下水热反应22h，待反应结束，冷却至室温后，在-60℃条件下冷冻干燥12h，得到钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶。
其中，氧化石墨烯与钴铝掺杂二硫化钼粉体的质量比为50：50。
实施例4：本实施例使用的钴铝掺杂二硫化钼粉体以铝粉、钴粉和二硫化钼粉末为原料，通过机械合金化法制备的，其中，二硫化钼的物相为1T相，铝的掺杂量为2wt.％，钴的掺杂量为12wt.％。
本实施例中钴铝掺杂1T相二硫化钼粉体的制备方法是通过下述步骤实现的：将粒径为50纳米的铝粉、粒径为1.6微米的钴粉和粒径为1微米的二硫化钼粉末混合后，放入球磨罐中，利用氩气将球磨罐中的空气排出，氩气气氛下间歇式球磨12h，即得到钴铝掺杂1T相二硫化钼粉体。
所述铝粉、钴粉和二硫化钼粉末的质量纯度均为99.50％。
所述间歇式球磨采用的磨球为钢球。
所述磨球直径控制在3mm。
所述间歇式球磨的球料比为10：1。
间歇式球磨过程中每运行20min，停止10min。
间歇式球磨过程中球磨转速为500r/min。
本实施例钴铝掺杂二硫化钼粉体中二硫化钼的物相为1T相。
本实施例中钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶的制备方法是通过下述步骤实现的：本实施方法制得的钴铝掺杂二硫化钼粉末与氧化石墨烯分散液混合，超声至分散均匀，然后放入反应釜中，在180℃条件下水热反应12h，待反应结束，冷却至室温后，在-40℃条件下冷冻干燥36h，得到钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶。
其中，氧化石墨烯与钴铝掺杂二硫化钼粉体的质量比为60：40。
实施例5：本实施例使用的钴铝掺杂二硫化钼粉体以铝粉、钴粉和二硫化钼粉末为原料，通过机械合金化法制备的，其中，二硫化钼的物相为1T相，铝的掺杂量为8wt.％，钴的掺杂量为16wt.％。
本实施例中钴铝掺杂1T相二硫化钼粉体的制备方法是通过下述步骤实现的：将粒径为50纳米的铝粉、粒径为1.6微米的钴粉和粒径为1微米的二硫化钼粉末混合后，放入球磨罐中，利用氩气将球磨罐中的空气排出，氩气气氛下间歇式球磨20h，即得到钴铝掺杂1T相二硫化钼粉体。
所述铝粉、钴粉和二硫化钼粉末的质量纯度均为99.50％。
所述间歇式球磨采用的磨球为钢球。
所述磨球直径控制在3mm。
所述间歇式球磨的球料比为10：1。
间歇式球磨过程中每运行20min，停止10min。
间歇式球磨过程中球磨转速为600r/min。
本实施例钴铝掺杂二硫化钼粉体中二硫化钼的物相为1T相。
本实施例中钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶的制备方法是通过下述步骤实现的：本实施方法制得的钴铝掺杂二硫化钼粉末与氧化石墨烯分散液混合，超声15min，然后放入反应釜中，在180℃条件下水热反应12h，待反应结束，冷却至室温后，在-50℃条件下冷冻干燥24h，得到钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶。
其中，氧化石墨烯与钴铝掺杂二硫化钼粉体的质量比为70：30。
实施例6：本实施例使用的钴铝掺杂二硫化钼粉体以铝粉、钴粉和二硫化钼粉末为原料，通过机械合金化法制备的，其中，二硫化钼的物相为1T相，铝的掺杂量为5wt.％，钴的掺杂量为4wt.％。
本实施例中钴铝掺杂1T相二硫化钼粉体的制备方法是通过下述步骤实现的：将粒径为50纳米的铝粉、粒径为1.6微米的钴粉和粒径为1微米的二硫化钼粉末混合后，放入球磨罐中，利用氩气将球磨罐中的空气排出，氩气气氛下间歇式球磨16h，即得到钴铝掺杂1T相二硫化钼粉体。
所述铝粉、钴粉和二硫化钼粉末的质量纯度均为99.50％。
所述间歇式球磨采用的磨球为钢球。
所述磨球直径控制在3mm。
所述间歇式球磨的球料比为10：1。
间歇式球磨过程中每运行20min，停止10min。
间歇式球磨过程中球磨转速为500r/min。
本实施例钴铝掺杂二硫化钼粉体中二硫化钼的物相为1T相。
本实施例中钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶的制备方法是通过下述步骤实现的：本实施方法制得的钴铝掺杂二硫化钼粉末与氧化石墨烯分散液混合，超声至分散均匀，然后放入反应釜中，在200℃条件下水热反应12h，待反应结束，冷却至室温后，在-50℃条件下冷冻干燥24h，得到钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶。
其中，氧化石墨烯与钴铝掺杂二硫化钼粉体的质量比为70：30。
采用下述试验验证发明效果：
将真实海水过滤后，加入硝酸铀酰得到模拟铀海水，将模拟铀海水加入电解池中，将三电极体系放置在电解池的模拟铀海水中，在电解池电压为-0.6V条件下电解0.2h。
实施例1产物XRD图谱如图1所示，结果表明通过产物的XRD上同时出现二硫化钼和氧化石墨烯的特征峰，说明二硫化钼在还原氧化石墨烯气凝胶上。
实施例1产物的Mo 3d XPS光谱图如图2所示，结果表明产物中的二硫化钼具有1T相二硫化钼的典型特征峰，说明球磨过程中二硫化钼发生了相变。
实施例1产物透射电镜和元素分布图如图3，4所示，结果表明产物上具有C,Mo,S,Co,Al,且钴铝掺杂的二硫化钼纳米片很好地分布在还原氧化石墨烯片上。
实施例1产物制备得到的最终产物在含铀量为100mg L-1的模拟海水中不同电解时间下的电化学提铀的铀提取率测试如图5所示，结果表明电解30min后，产物对模拟海水中的铀的提取率达到了98％。
实施例1产物制备得到的最终产物在含铀量为100mg L-1的模拟海水中不同电压下的电化学提铀的铀提取率测试如图6所示，结果表明产物在30min的电解时间内的提取效率随着电压提高而逐步提高，当提取电压为-1.2V时，提取效率达到98％。
实施例1产物制备得到的最终产物在含铀量为100mg L-1的模拟海水中电化学提铀的学提铀的循环使用效果测试如图7所示，结果表明产物对于海水提铀有较好的稳定性。

Claims (10)

1.一种钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶，其特征在于所述气凝胶是以钴铝掺杂二硫化钼粉体和氧化石墨烯分散液为原料，氧化石墨烯与钴铝掺杂二硫化钼粉体的质量比为(30：70)～(70：30)，采用水热法制备的；其中，钴铝掺杂二硫化钼粉体是以铝粉、钴粉和二硫化钼粉末为原料通过机械合金化法制备的，二硫化钼的物相为1T相；钴铝掺杂二硫化钼粉体中铝的掺杂量为1wt.％～5wt.％，钴的掺杂量为1wt.％～20wt.％。
2.如权利要求1所述气凝胶的制备方法，其特征在于所述制备方法是通过下述步骤实现的：钴铝掺杂二硫化钼粉末与氧化石墨烯分散液混合，超声，并放入反应釜中，水热反应，待反应结束，冷却至室温后，冷冻干燥，得到钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶。
3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于在120℃～200℃条件下水热反应12h～24h。
4.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于在-60℃～-40℃条件下冷冻干燥12h～36h。
5.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于钴铝掺杂二硫化钼粉体的制备方法包括以下步骤：将铝粉、钴粉和二硫化钼粉末混合后，惰性气氛下间歇式球磨至少6h，即得到钴铝掺杂1T相二硫化钼粉体。
6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于所述铝粉、钴粉和二硫化钼粉末的质量纯度≥99.50％。
7.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于所述间歇式球磨采用的磨球为钢球或者氧化锆球，磨球直径控制在3mm～10mm，球料比为(5～30)：1，转速为300r/min～800r/min。
8.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于间歇式球磨过程中每运行5min～20min，停止5min～20min。
9.权利要求1所述钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶或权利要求2-8任意一项所述方法制备钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶用于电化学海水提铀。
10.电化学海水提铀的方法，其特在于所述方法是通过下述步骤实现的：将含铀海水过滤后，加入电解池中，放置三电极体系，在电压为-0.6V～-1.6V下电解0.2h～2h；
其中，以Ag/AgCl电极为参比电极，碳棒为对电极，权利要求1所述钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶或权利要求2-8任意一项所述方法制备钴铝掺杂二硫化钼的还原氧化石墨烯气凝胶作为工作电极。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107394127A (zh) * 2017-06-13 2017-11-24 陕西科技大学 一种二硫化钼‑石墨烯气凝胶电极材料制备方法
CN107670679A (zh) * 2017-09-18 2018-02-09 江苏大学 一种MoS2/rGO‑CN复合材料的制备方法及其应用
CN108847493A (zh) * 2018-06-08 2018-11-20 北京师范大学 二硫化钼/还原性氧化石墨烯/钴纳米粒子复合材料、其制备方法及应用
CN110075872A (zh) * 2019-04-28 2019-08-02 湖南大学 利用电化学活化二硫化钼/碳复合材料电催化析氢的方法
CN112467111A (zh) * 2020-04-29 2021-03-09 重庆大学 一种导电碳基底负载石墨烯气凝胶复合电极及其制备方法
CN112850690A (zh) * 2021-01-08 2021-05-28 北京化工大学 石墨烯负载的双过渡金属硫化物复合材料的制备方法及储钠应用
WO2021170853A1 (en) * 2020-02-27 2021-09-02 Centre National De La Recherche Scientifique Graphenium dispersions and composites, process for making same, and uses thereof
CN114505081A (zh) * 2022-03-10 2022-05-17 中国人民解放军国防科技大学 金属相层状二硫化钼/还原氧化石墨烯复合催化剂载体及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107394127A (zh) * 2017-06-13 2017-11-24 陕西科技大学 一种二硫化钼‑石墨烯气凝胶电极材料制备方法
CN107670679A (zh) * 2017-09-18 2018-02-09 江苏大学 一种MoS2/rGO‑CN复合材料的制备方法及其应用
CN108847493A (zh) * 2018-06-08 2018-11-20 北京师范大学 二硫化钼/还原性氧化石墨烯/钴纳米粒子复合材料、其制备方法及应用
CN110075872A (zh) * 2019-04-28 2019-08-02 湖南大学 利用电化学活化二硫化钼/碳复合材料电催化析氢的方法
WO2021170853A1 (en) * 2020-02-27 2021-09-02 Centre National De La Recherche Scientifique Graphenium dispersions and composites, process for making same, and uses thereof
CN112467111A (zh) * 2020-04-29 2021-03-09 重庆大学 一种导电碳基底负载石墨烯气凝胶复合电极及其制备方法
CN112850690A (zh) * 2021-01-08 2021-05-28 北京化工大学 石墨烯负载的双过渡金属硫化物复合材料的制备方法及储钠应用
CN114505081A (zh) * 2022-03-10 2022-05-17 中国人民解放军国防科技大学 金属相层状二硫化钼/还原氧化石墨烯复合催化剂载体及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
傅深娜等: "三维石墨烯及其复合材料的制备及在超级电容器中的研究进展", 《材料导报》 *

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