文章

金屬相硒化鎢納米片-碳納米管雜化結構電催化劑

過渡金屬硫族化合物作為一種新型的二維層狀材料,具有類似於石墨烯的特性, 廣泛用於場效應電晶體、傳感、儲能和催化等方面。硒化鎢作為一個未被廣泛開發的過渡金屬硫族化合物,是具有前景的非貴金屬催化劑,它的性能同樣受相態和電子結構的影響。

研究表明,對二維層狀材料施加應力可有效改變其電學特性。其中拉伸應力可有效地改變二維層狀過渡金屬硫族化合物的電學特性,使之發生從半導體到導體的轉變。最近,研究者也發現過渡金屬硫族化合物從半導體2H相到金屬1T相轉變時也涉及到應力和變形。碳納米管,作為一種納米尺寸的管狀結構,可作為一種有效的拓撲和結構範本用於調控二維層狀過渡金屬硫族化合物的生長,使之包覆在碳納米管上形成彎曲的表面。

金屬相硒化鎢納米片-碳納米管雜化結構電催化劑圖片

所以,構築二維硒化鎢納米片-碳納米管雜化結構為實現穩定存在的金屬相二維硒化鎢提供可能。與此同時,碳納米管還具有高導電性和良好的化學穩定性,二維硒化鎢納米片/碳納米管雜化結構的構築可有效提高硒化鎢的活性位元點的密度和電子傳輸能力,進一步提高催化活性。金屬相硒化鎢納米片-碳納米管雜化結構電催化劑的製備方法,步驟如下:

(1)、將硒粉、硼氫化鈉和多壁碳納米管分散於N,N-二甲基甲醯胺中,在40~60 ℃條件下攪拌均勻,配成硒粉、硼氫化鈉和多壁碳納米管的品質濃度分別為(10~15)×10-3 g/mL、 (5~6)×10-3 g/mL和(1~6)×10-4 g/mL的溶液;

(2)、將二水合鎢酸鈉溶解于水中,配成二水合鎢酸鈉的品質濃度為(100~150)×10-3 g/mL的溶液;其中N,N-二甲基甲醯胺和水的體積比為(4~5)∶1;

(3)、將步驟(2)所得溶液加入步驟(1)所得溶液中,攪拌均勻;

(4)、將步驟(3)所得溶液於160~200 ℃條件下反應8~12 h;

(5)、步驟(4)反應結束後,離心洗滌,將所得沉澱在真空下乾燥;

(6)、將步驟(5)所得產物在惰性氣體保護下300~500 ℃碳化3~5 h,即得金屬相硒化鎢納米片-碳納米管雜化結構電催化劑。

金屬相硒化鎢納米片-碳納米管雜化結構電催化劑展現出比商業硒化鎢和單純金屬相硒化鎢更優異的電催化析氫性能,這在催化領域具有良好的應用前景。