一种制氢复合催化电极的制备方法技术领域
本发明涉及制氢催化剂领域，特别涉及一种制氢复合催化电极的制备方法。
背景技术
随着石油、煤等消耗型能源的日益枯竭以及燃烧矿物燃料引起的诸多环境问题，
寻找一种绿色可循环的新型能源迫在眉睫。在新能源领域，太阳能、风能、水能和核能等以
及由此衍生的电能，由于其清洁无污染，并且可再生，是未来主要考虑的能源。但这些新能
源的存储和连续供应性是必须解决的一个问题，其中将其转化成化学能是一个主要的途
径，如电解水制氢和氧。研究高效的电解水制氢催化剂需要付出大量的努力。迄今为止，最
有效的制氢催化剂主要是具有低过电势的铂基催化剂。但是由于贵金属昂贵的价格严重限
制了其在制氢反应中的大规模应用。近几年来，二硫化钼由于价格低廉和电催化制氢活性
高而被广泛研究。虽然如此，二硫化钼是半导体材料，导电性不佳，且是层状晶体结构，有很
强的趋势形成片状的纳米晶体，边缘长度有限，活性位点数目不足，使得二硫化钼与铂基催
化剂相比还是有很大差距。因此，努力提高二硫化钼催化剂的导电性，尽量多地暴露催化剂
边缘是降低催化剂制氢过电势迫切需要解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种制氢复合催化
电极的制备方法，合成方法简单，成本低，具有大的比表面积，二硫化钼活性位点充分暴露
的优势。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种制氢复合催化电极的制备方法，包括以下步骤：
(1)预处理：对金属钛进行清洗；
(2)水热法生长Co(OH)2/Ti模板：将预处理后的金属钛浸渍于含有钴源与铵源的
弱碱性水溶液中，装入高压釜，于60-120摄氏度水热反应2-12小时，冷却后取出钴化后的金
属钛，用去离子水冲洗干净，60-100摄氏度真空干燥12-24小时，得到Co(OH)2/Ti模板；
所述钴源与铵源的摩尔比为3：2-1：1；
(3)水热法生长二硫化钼纳米片花：将Co(OH)2/Ti模板浸渍于含有钼源和硫源的
水溶液中，装入高压釜，180-250摄氏度水热反应12-24小时；冷却、取出硫化后的Co(OH)2/
Ti，用去离子水冲洗干净，于60-100摄氏度真空干燥12-24小时，得到复合催化电极MoS2/
Ti；
所述钼源和硫源的摩尔比为1：3-1：7。
步骤(2)所述的钴源为硝酸钴或氯化钴。
所述铵源为尿素、氨水和氯化铵中的一种或两种。
步骤(2)所述的弱碱性的水溶液的填充度为50％-95％。
步骤(3)所述的硫源为硫代乙酰胺、硫脲或硫化钠。
步骤(3)所述的钼源为四硫钼酸铵、钼酸钠或钼酸铵。
所述含有硫源和钼源的水溶液的填充度为50％-95％。
所述金属钛为钛片或钛网片。
步骤(1)所述对金属钛进行清洗，具体为：
将金属钛源依次用去离子水、酒精和丙酮超声清洗，除去表面的杂质。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明制备的制氢复合催化电极，具有大的比表面积，二硫化钼活性位点充分
暴露的优势。
(2)本发明通过模板调控二硫化钼的表面形貌，制得的二硫化钼具有纳米片花形
貌，解决了简单水热反应中产物易于团聚的问题。
(3)本发明的制备方法反应条件易于控制，稳定性好，形貌规整，可实现批量生产，
具有很高的应用价值。
(4)本发明的制备方法简单，成本低。
附图说明
图1是实施例1制备的氢氧化钴模板的扫描电子显微镜(SEM)图。
图2是实施例1制备的二硫化钼纳米片花的X射线衍射(XRD)谱图。
图3是实施例1制备的二硫化钼纳米片花的SEM图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
将几何面积为5平方厘米的钛网，依次用去离子水、酒精和丙酮超声清洗30分钟，
除去表面有机物。将6毫摩尔的CoCl2·6H2O，4毫摩尔的NH4Cl，3毫摩尔的CO(NH2)2溶解在16
毫升的去离子水中，搅拌20分钟。接着把透明的粉色溶液转移到聚四氟乙烯内衬(20毫升)
中，将钛网立在内衬中，置于不锈钢高压釜中。将高压釜密封放置在电烘箱中，在120摄氏度
条件下反应6小时，然后冷却至室温。将钛网取出洗净，在70摄氏度下干燥12小时。通过扫描
电镜得到的Co(OH)2/Ti的形貌图片如图1所示。
将5毫摩尔的钼酸铵和15毫摩尔的硫代乙酰胺溶解在30毫升的去离子水中，搅拌
形成透明溶液。然后将溶液转移到聚四氟乙烯内衬(40毫升)中，剪取一块3平方厘米Co
(OH)2/Ti网保持竖立浸入到溶液中。将该高压釜在200摄氏度下加热24小时，冷却至室温，
取出洗净，密封干燥，得到钛网负载MoS2纳米片花复合电极。
如图2是通过X射线衍射得到的MoS2/Ti的XRD图，从XRD图谱中，可以看到2H二硫化
钼的特征峰。
如图3是通过扫描电镜得到的MoS2/Ti的形貌图，可以看到二硫化钼均匀负载，呈
现漂亮的层状片花结构。二硫化钼的活性位点位于纳米片的边缘，由图3可以看出，纳米片
尺寸非常小，边缘充分暴露。
实施例2
将几何面积为8平方厘米的钛片，依次用去离子水、酒精和丙酮超声清洗30分钟，
除去表面有机物。将5毫摩尔的Co(NO3)2·6H2O，5毫摩尔的(NH4)2CO3，4毫摩尔的氨水溶解在
50毫升的去离子水中，搅拌30分钟。接着把透明的粉色溶液转移到聚四氟乙烯内衬(60毫
升)中，将钛片立在内衬中，置于不锈钢高压釜中。将高压釜密封放置在电烘箱中，在60摄氏
度条件下反应12小时，然后冷却至室温。将钛片取出洗净，在60摄氏度下干燥24小时。
将2毫摩尔的钼酸钠和10毫摩尔的硫化钠溶解在40毫升的去离子水中，搅拌形成
透明溶液。然后将溶液转移到聚四氟乙烯内衬(40毫升)中，剪取一块6平方厘米Co(OH)2/Ti
片保持竖立浸入到溶液中。将该高压釜在200摄氏度下加热24小时，冷却至室温，取出洗净，
密封干燥，得到钛片负载MoS2纳米片花复合电极。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的
限制，如铵源还可以为氨水或其他，钼源还可以为四硫钼酸铵或其他；硫源还可以为硫脲或
其他；其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，
均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。