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专利号: 2021111643974
申请人: 北华航天工业学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于Au@rGO‑PEI/PVB的光热‑热电驱动的电催化产氢集成体系,其特征在于,它包括基于Au@rGO‑PEI/PVB的光热‑热电发电模块和基于MoS2的电催化产氢模块;

所述集成体系在日常太阳光的照射下即可实现电催化产氢;

所述Au@rGO‑PEI/PVB的光热‑热电发电模块可在0‑30℃环境温度和1‑3个标准太阳的太阳光强度下实现持续的、稳定的发电;

所述基于MoS2的电催化产氢模块以MoS2前驱体为原料,通过一步水热法合成。

2.如权利要求1所述的一种基于Au@rGO‑PEI/PVB的光热‑热电驱动的电催化产氢的集成体系的制备方法,其特征在于,所述方法具体包括以下步骤:S1、将PEI作为改性剂对GO进行化学改性,制备得到rGO‑PEI;

S2、配置10mM的氯金酸,作为Au前驱体溶液,将rGO‑PEI浸泡在Au前驱体溶液中,制备得到Au@rGO‑PEI;

S3、将PVB分散于无水乙醇中,加入步骤S2得到的Au@rGO‑PEI,混合均匀,制备得到Au@rGO‑PEI/PVB光热材料溶液;

S4、将步骤S3得到的Au@rGO‑PEI/PVB光热材料溶液喷涂到热电器件上,得到Au@rGO‑PEI/PVB光热‑热电器件模块;

S5、将(NH4)6Mo7O24 4H2O和CH4N2S作为MoS2前驱体,分散于水溶液中得到前驱体分散液;

S6、将碳布和步骤S5配制的前驱体分散液转移至水热釜中,水热制备碳布负载的MoS2;

S7、以步骤S6得到的碳布负载MoS2为阴极电极,铂片(Pt)作为阳极电极,一定浓度的硫酸作为电解液,构筑两电极体系电催化产氢模块;

S8、将步骤S4得到的Au@rGO‑PEI/PVB光热‑热电器件模块与步骤S7得到的电催化产氢模块串联,得到光热‑热电驱动的电催化产氢集成体系。

3.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中,将PEI作为改性剂对GO进行化学改性的具体操作过程是:将GO粉末分散于去离子水中,依次加入PEI和KOH充分溶解,在80℃水浴加热,搅拌10h,得到rGO‑PEI的混合溶液,最后,将混合溶液经离心和水洗3次后,经冷冻干燥得到rGO‑PEI,其中,GO、PEI和KOH的质量比为0.001:2:0.2。

4.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中,制备Au@rGO‑PEI具体操作是:在室温条件下,先将rGO‑PEI在Au前驱体溶液中浸泡10h,然后用去离子水洗涤并在空气中干燥得到,其中,Au与rGO‑PEI质量比为1:1.25。

5.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S3中,制备Au@rGO‑PEI/PVB光热材料的具体操作是:首先,按质量体积比2:1(质量/体积,W/V),将PVB充分溶解于乙醇溶液中,再将Au@rGO‑PEI分散在其中,即得;其中,Au@rGO‑PEI和PVB的质量比为1:1。

6.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S5中,配置前驱体分散液时,按质量体积比,(NH4)6Mo7O24 4H2O、CH4N2S和水的添加量为(20‑25):(21:27):1(质量/质量/体积,W/W/V)。

7.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤S6中,水热制备碳布负载的MoS2的具体操作为:将前驱体分散液和碳布基底浸入适宜体积的聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中,在180℃的烘箱中水热反应12小时,反应结束自然冷却到室温,再将载有MoS2的碳布用去离子水洗涤,以除去松散附着的MoS2,并在60℃下干燥2h。

8.如权利要求1所述的基于Au@rGO‑PEI/PVB的光热‑热电驱动的电催化产氢的集成体系的应用,其特征在于,该集成体系可广泛应用于野外作业、航空、航海、工业制造、可穿戴设备等领域。