【技术名称】泡沫铜/石墨炔纳米墙/氧化钼复合材料及其应用

【应用行业】用于材料和表面科学的纳米技术、金属/金属氧化物/金属氢氧化物催化剂

【技术领域】复合材料、催化剂

【知识产权】发明专利

【成果完成单位】华中师范大学

【成果完成人姓名】郭彦炳、罗竹、姚远

【成果完成时间】2018-12-29

【专利号】CN201811646313.9

【授权日期】2023-04-07

【技术成熟度】已有样品

【应用背景】目前析氢反应电催化剂研究中大多数报道的是粉末形式的催化剂，它们需要借助胶黏剂(如Nafion)涂覆在玻碳电极或其他基底上进行电催化析氢。首先，实际的催化面积受到玻碳电极面积的限制，因此极大限制了催化剂负载量和实际催化面积。再者，胶黏剂会降低材料的导电性从而降低析氢反应活性。而且，在长期析氢反应条件下，粉末催化剂容易从玻碳电极上脱落从而失去反应活性。石墨炔(graphdiyne ,GDY)是一种新型二维碳材料，它是由sp2和sp杂化的碳原子构成的网络结构。其高载流子迁移率、丰富的电子、独特的孔状结构和易于金属物种结合等特点已经使其大量应用于电催化领域当中。而石墨炔纳米墙(graphdiyne nanowall ,GDNW)除了具有化学结构上的孔状结构外，还具有宏观上的纳米孔状结构更有利于电解质离子的移动。目前二硫化钼(MoS2)在酸性条件下被认为是最有效的催化剂，其催化活性位点位于二硫化钼边缘处。然而，二硫化钼在碱性条件下动力学过程缓慢、活性和稳定性较差，加之结构对活性位点的限制严重限制了二硫化钼的商业化应用。而氧化钼(MoO3)作为一种低成本、无毒、环境友好型二维层状材料，已经广泛应用于锂离子电池、超级电容器、气体传感器等领域。氧化钼对于析氢反应通常活性很差，而且作为析氢反应活性位点的相关研究不多。一些研究表明，将氧化钼剥离成二维纳米片、引入氧空位或者掺杂杂原子可以有效提高氧化钼对析氢反应的反应活性。

【成果简介】该成果公开了一种复合材料及其应用，所述复合材料具有泡沫铜/石墨炔纳米墙/氧化钼的结构。在该成果的泡沫铜/石墨炔纳米墙/氧化钼复合材料中，没有引入贵金属材料，降低了催化剂的成本，提高了催化剂的反应活性和稳定性。该成果中采用泡沫铜作为三维自支撑材料的骨架，在其表面通过炔键偶联反应原位生长石墨炔纳米墙，随后通过水热法原位生长氧化钼，其中氧化钼以纳米颗粒的形式存在在石墨炔纳米墙的表面，提高了析氢反应的活性以及稳定性。

【成果图片】

【联系方式】段治国、安红高、刘树楠、吴涛，02767868068，02767868067