1.本发明涉及一种二维类
石墨烯镍-
氮化钼
复合材料的原位制备及应用，属于材料的制备领域。
背景技术：
2.随着环境污染日益加剧，且化石能源日益枯竭。因此，解决燃料供应问题，减少碳排放迫在眉睫。目前，氢能因其清洁、环保、燃烧值高而受到广泛关注，被认为是最有可能取代传统化石能源的物质。而电催化水分解技术被认为是高效、环保的制备氢能的最佳方法，目前，贵金属拥有最佳的电催化反应活性，但是其高昂的价格限制了其大规模应用。因此，迫切需要开发高效、廉价、稳定、宏观可量化的电催化剂，以实现“氢经济”蓝图。
3.近年来，二维类石墨烯结构的过渡金属氮化物由于其出的物理化学特性，而受到了广泛关注(acs appl mater interfaces.,2020,12,5951-5957；inorg chem.,2022,61,9685-9692)。一般来说，二维类石墨烯结构的过渡金属氮化物是由其他二维材料转化而来的，包括氧化物/氢氧化物，硫化物，甚至碳化物。其大多数氮化物是在高温高压下合成的。在如此苛刻的合成条件下，不利于其形态的控制，尤其是二维结构的控制。
技术实现要素：
4.本发明旨在提供一种二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料的原位制备及应用基于以上目的，本发明所涉及的技术方案如下：
5.1.将na2moo4·
2h2o、ni(no3)2·
6h2o、nh4f、尿素和超纯水混合均匀后，加入已处理的泡沫镍，通过水热反应结合高温焙烧得到二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料，二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料由如下步骤制得：1)将na2moo4·
2h2o(1mmol)、ni(no3)2·
6h2o(2mmol)、nh4f(5mmol)和尿素(5mmol)溶于12ml超纯水中，转移至水热反应容器中(转移至带聚氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中)，并放入已处理的泡沫镍，然后将上述溶液在在120℃下加热6小时后60℃下真空加热烘干，得到
前驱体；2)将前驱体置于气体氛围保护下的管式炉中，450℃焙烧2小时，升温速率为5℃/min，冷却至室温，即得到二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料。
6.2.将二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料用于室温电催化产氢，达到电流密度为10ma cm-2
和50ma cm-2
时，所述的二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料在碱性电解液中的过电位分别为22mv和117mv。
7.本发明具有以下优点：
8.1)本发明将na2moo4·
2h2o、ni(no3)2·
6h2o、nh4f、尿素和超纯水混合均匀后，加入已处理的泡沫镍，通过水热反应结合高温焙烧得到二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料，有效的拓展了二维过渡金属氮化物的制备方法。
9.2)本发明所述制备方法具有环保、简单、可大量制备的特点。
附图说明
10.图1是实施例1所得氮化物ni-mon-450的扫描电镜。
11.图2是实施例1所得氮化物ni-mon-450的透射电镜。
12.图3是实施例1所得氮化物ni-mon-450的xrd谱图。
13.图4是实施例1所得氮化物ni-mon-450的xps谱图。
14.图5是实施例1所得氮化物ni-mon-450在碱性条件下的线性扫描曲线。
具体实施方式
15.下面结合实施例对本发明进行进一步说明，但是本发明不仅限于以下实施例。
16.实施例1
17.二维类石墨烯镍-氮化钼具体制备过程如下：在烧杯中加入12ml超纯水，然后将na2moo4·
2h2o(1mmol)、ni(no3)2·
6h2o(2mmol)、nh4f(5mmol)和尿素(5mmol)加入烧杯中，搅拌至溶解，转移至水热反应容器中(转移至带聚氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中)，并放入已处理的泡沫镍，然后将上述溶液在在120℃下加热6小时后60℃下真空加热烘干，得到前驱体。将得到的前驱体置于气体氛围保护的管式炉中，以5℃/min升温至450℃，焙烧2小时，冷却至室温，得到二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料。
18.图1和图2为二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料的扫描电镜和透射电镜图，从图中可以看出材料的二维石墨烯结构，纳米片尺寸宽度为200nm，厚度为15nm。
19.图3为二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料的xrd谱图，可以看出所得复合材料由ni和mon组成。
20.图4为二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料的xps谱图，可以看出材料含有氮、碳、钼、镍和氧。
21.实施例2
22.镍-钼氧化物具体制备过程如下：在烧杯中加入12ml超纯水，然后将na2moo4·
2h2o(1mmol)、ni(no3)2·
6h2o(2mmol)、nh4f(5mmol)和尿素(5mmol)加入烧杯中，搅拌至溶解，转移至水热反应容器中(转移至带聚氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中)，并放入已处理的泡沫镍，然后将上述溶液在在120℃下加热6小时后60℃下真空加热烘干，得到镍-钼氧化物复合材料。
23.实施例3
24.二维类石墨烯镍-氮化钼具体制备过程如下：在烧杯中加入12ml超纯水，然后将na2moo4·
2h2o(1mmol)、ni(no3)2·
6h2o(2mmol)、nh4f(5mmol)和尿素(5mmol)加入烧杯中，搅拌至溶解，转移至水热反应容器中(转移至带聚氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中)，并放入已处理的泡沫镍，然后将上述溶液在在120℃下加热6小时后60℃下真空加热烘干，得到前驱体。将得到的前驱体置于气体氛围保护的管式炉中，以5℃/min升温至350℃，焙烧2小时，冷却至室温，得到二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料。
25.实施例4
26.二维类石墨烯镍-氮化钼具体制备过程如下：在烧杯中加入12ml超纯水，然后将na2moo4·
2h2o(1mmol)、ni(no3)2·
6h2o(2mmol)、nh4f(5mmol)和尿素(5mmol)加入烧杯中，搅拌至溶解，转移至水热反应容器中(转移至带聚氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中)，并
放入已处理的泡沫镍，然后将上述溶液在在120℃下加热6小时后60℃下真空加热烘干，得到前驱体。将得到的前驱体置于气体氛围保护的管式炉中，以5℃/min升温至550℃，焙烧2小时，冷却至室温，得到二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料。
27.实施例5
28.二维类石墨烯镍-氮化钼具体制备过程如下：在烧杯中加入12ml超纯水，然后将na2moo4·
2h2o(2mmol)、ni(no3)2·
6h2o(2mmol)、nh4f(5mmol)和尿素(5mmol)加入烧杯中，搅拌至溶解，转移至水热反应容器中(转移至带聚氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中)，并放入已处理的泡沫镍，然后将上述溶液在在120℃下加热6小时后60℃下真空加热烘干，得到前驱体。将得到的前驱体置于气体氛围保护的管式炉中，以5℃/min升温至450℃，焙烧2小时，冷却至室温，得到二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料。
29.实施例6
30.二维类石墨烯镍-氮化钼具体制备过程如下：在烧杯中加入12ml超纯水，然后将na2moo4·
2h2o(3mmol)、ni(no3)2·
6h2o(2mmol)、nh4f(5mmol)和尿素(5mmol)加入烧杯中，搅拌至溶解，转移至水热反应容器中(转移至带聚氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中)，并放入已处理的泡沫镍，然后将上述溶液在在120℃下加热6小时后60℃下真空加热烘干，得到前驱体。将得到的前驱体置于气体氛围保护的管式炉中，以5℃/min升温至450℃，焙烧2小时，冷却至室温，得到二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料。
31.实施例7
32.二维类石墨烯镍-氮化钼具体制备过程如下：在烧杯中加入12ml超纯水，然后将na2moo4·
2h2o(1mmol)、ni(no3)2·
6h2o(3mmol)、nh4f(5mmol)和尿素(5mmol)加入烧杯中，搅拌至溶解，转移至水热反应容器中(转移至带聚氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中)，并放入已处理的泡沫镍，然后将上述溶液在在120℃下加热6小时后60℃下真空加热烘干，得到前驱体。将得到的前驱体置于气体氛围保护的管式炉中，以5℃/min升温至450℃，焙烧2小时，冷却至室温，得到二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料。
33.实施例8
34.二维类石墨烯镍-氮化钼具体制备过程如下：在烧杯中加入12ml超纯水，然后将na2moo4·
2h2o(1mmol)、ni(no3)2·
6h2o(4mmol)、nh4f(5mmol)和尿素(5mmol)加入烧杯中，搅拌至溶解，转移至水热反应容器中(转移至带聚氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中)，并放入已处理的泡沫镍，然后将上述溶液在在120℃下加热6小时后60℃下真空加热烘干，得到前驱体。将得到的前驱体置于气体氛围保护的管式炉中，以5℃/min升温至450℃，焙烧2小时，冷却至室温，得到二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料。
35.实施例9
36.二维类石墨烯镍-氮化钼具体制备过程如下：在烧杯中加入12ml超纯水，然后将na2moo4·
2h2o(1mmol)、ni(no3)2·
6h2o(2mmol)、nh4f(6mmol)和尿素(5mmol)加入烧杯中，搅拌至溶解，转移至水热反应容器中(转移至带聚氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中)，并放入已处理的泡沫镍，然后将上述溶液在在120℃下加热6小时后60℃下真空加热烘干，得到前驱体。将得到的前驱体置于气体氛围保护的管式炉中，以5℃/min升温至450℃，焙烧2小时，冷却至室温，得到二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料。
37.实施例10
38.二维类石墨烯镍-氮化钼具体制备过程如下：在烧杯中加入12ml超纯水，然后将na2moo4·
2h2o(1mmol)、ni(no3)2·
6h2o(2mmol)、nh4f(5mmol)和尿素(6mmol)加入烧杯中，搅拌至溶解，转移至水热反应容器中(转移至带聚氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中)，并放入已处理的泡沫镍，然后将上述溶液在在120℃下加热6小时后60℃下真空加热烘干，得到前驱体。将得到的前驱体置于气体氛围保护的管式炉中，以5℃/min升温至450℃，焙烧2小时，冷却至室温，得到二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料。
39.实施例11
40.将实施例1制备的产物进行电催化析氢性能测试，采用三电极法(可逆氢为参比电极，碳棒为辅助电极)在电化学工作站上测试析氢性能，达到电流密度为10ma cm-2
和50ma cm-2
时，所述的二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料在碱性电解液中的过电位分别为22mv、117mv。
技术特征：
1.一种二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料的原位制备及应用，所述材料原位制备方法如下，将na2moo4·
2h2o、ni(no3)2·
6h2o、nh4f、尿素和超纯水混合均匀后，加入已处理的泡沫镍，通过水热反应结合高温焙烧得到二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料，二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料由如下步骤制得：1)配置na2moo4·
2h2o(1～3mmol)、ni(no3)2·
6h2o(2～4mmol)、nh4f(5～6mmol)和尿素(5～6mmol)溶于12ml超纯水中，加入已处理的泡沫镍，并转移至水热反应容器中(转移至带聚氟乙烯内衬的不锈钢水热反应釜中)，然后将上述溶液在在120℃下加热6小时后60℃下真空加热烘干，得到前驱体；2)将前驱体置于气体氛围保护下的管式炉中，450℃焙烧2小时，升温速率为5℃/min，冷却至室温，即得到二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：将二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料用于室温电催化产氢，达到电流密度为10ma cm-2
和50ma cm-2
时，所述的二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料在碱性电解液中的过电位分别为22mv和117mv。
技术总结
本发明涉及一种二维类石墨烯镍-氮化钼复合材料的原位制备及应用，其特征在于，将Na2MoO4·
技术研发人员：
王磊 刘一冰 肖振宇 吴则星
受保护的技术使用者：
青岛科技大学
技术研发日：
2022.08.26
技术公布日：
2022/10/11
