CN115874215A - 一种碳化钼-氢氧化镍复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种碳化钼‑氢氧化镍复合材料及其制备方法和应用，包括碳化钼、氢氧化镍和钼基底；所述碳化钼和所述氢氧化镍生长于所述钼基底上。该复合材料使用钼箔作为基底和钼源，能与碳化钼形成无缝接的化学键，提高电荷传输效率，从而提高了催化活性。该复合材料在钼箔上形成的碳化钼催化层不但具有片状结构，能够增加催化剂的活性位点数目，而且表面带有纹理，使氢氧化镍颗粒能够均匀地分布在碳化钼表面；该制备方法依次采用空气煅烧，化学气相沉积法，电镀工艺和活化等，操作简单，成本低，易于批量生产；另外，通过选择最优的电镀时间和活化次数，氢氧化镍颗粒尺寸适宜，氢氧化镍与碳化钼能在碱性溶液中发挥最佳的协同作用。
Description
技术领域
本申请涉及一种碳化钼-氢氧化镍复合材料及其制备方法和应用，属于电解水析氢技术领域。
背景技术
氢气是一种很有前景的清洁能源，可以减少化石燃料的使用，满足可再生能源的需求。电化学裂解水作为一种对环境友好的方法，是生产清洁、高纯度氢气燃料的理想途径。
碱性电解液析氢反应是制备高纯氢成熟而有效的方法。然而，大多数催化剂在碱性介质中的反应要比在酸性介质中的反应缓慢，这是因为碱性溶液富含氢氧根离子，氢离子浓度低，析氢反应所需要的水和氢离子来源于碱性溶液中水的分解，因此水在催化剂表面上分解出氢离子的难易程度也会影响催化活性，同时也对催化剂提出了更高的要求。目前工业上使用铂基贵金属作为催化剂，电解水产生氢气的过程效率最高。但是贵金属成本高，全球范围内供应有限，限制了其大规模应用。
因此，开发地球上储量丰富、高效、稳定产氢的非贵金属电催化剂来取代铂基催化剂就显得尤为重要。碳化钼材料由于具有与铂金属相似的d带电子结构，被认为是最有可能取代铂基贵金属的候选化合物之一。但是其在高温下容易烧结成块，大副度地降低了催化活性，而且在碱性介质中解离水的能力还有待提高。因此，迫切需要开发合成碳化钼纳米结构的制备方法和具有解离水分子能力的材料与碳化钼复合以提高碳化钼在碱性介质中的活性
发明内容
根据本申请的一个方面，提供了一种碳化钼-氢氧化镍复合材料，该复合材料使用钼箔作为基底和钼源，能与碳化钼形成无缝接的化学键，提高电荷传输效率，从而提高了催化活性。该复合材料在钼箔上形成的碳化钼催化层不但具有片状结构，能够增加催化剂的活性位点数目，而且表面带有纹理，使氢氧化镍颗粒能够均匀地分布在碳化钼表面。
一种碳化钼-氢氧化镍复合材料，包括碳化钼、氢氧化镍和钼基底；
所述碳化钼和所述氢氧化镍生长于所述钼基底上。
可选地，所述碳化钼-氢氧化镍复合材料具有自支撑结构。
可选地，所述碳化钼为带有纹理表面的纳米片状结构。
可选地，所述氢氧化镍为颗粒状；
其中，所述氢氧化镍的尺寸为5nm～50nm。
可选地，所述碳化钼包覆于所述钼基底表面。
可选地，所述氢氧化镍均匀地沉积在所述碳化钼表面。
根据本申请的又一个方面，提供了一种碳化钼-氢氧化镍复合材料的制备方法，该制备方法依次采用空气煅烧，化学气相沉积法，电镀工艺和活化等，操作简单，成本低，易于批量生产；另外，通过选择最优的电镀时间和活化次数，氢氧化镍颗粒尺寸适宜，氢氧化镍与碳化钼能在碱性溶液中发挥最佳的协同作用。
一种碳化钼-氢氧化镍复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(S1)将钼箔反应Ⅰ，得到三氧化钼；
(S2)将三氧化钼反应Ⅱ，得到碳化钼；
(S3)将碳化钼浸入含镍电解液沉积，得到碳化钼-氢氧化镍复合材料。
步骤(S1)前，对钼箔进行表面清洁，去除钼箔表面的氧化层和油污。
可选地，步骤(S1)中反应Ⅰ在含氧气氛下进行。
可选地，反应Ⅰ的条件如下：
保温温度为650℃～700℃；
保温时间为30min～120min。
可选地，保温温度独立地选自650℃、660℃、670℃、680℃、690℃、700℃中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，保温时间独立地选自30min、50min、60min、80min、90min、100min、110min、120min中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，升温速率为10℃/min～40℃/min。
可选地，升温速率独立地选自10℃/min、15℃/min、20℃/min、25℃/min、30℃/min、35℃/min、40℃/min中的任意值或任意两者之间的范围值。
步骤(S2)前，将三氧化钼薄膜置于清洁的陶瓷舟中，放置于管式炉中，封闭管式炉，抽真空至1Torr左右后，再将管式炉通满氩气以除去石英管内的残留气体。
可选地，步骤(S2)在碳源气体下进行。
可选地，反应Ⅱ的条件如下：
保温温度为750℃～1100℃；
保温时间为5min～20min。
可选地，保温温度独立地选自750℃、800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，保温时间独立地选自5min、8min、10min、12min、15min、17min、20min中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，升温速率为10℃/min～40℃/min。
可选地，反应Ⅱ中升温阶段的气氛为氩气和氢气的混合气；
其中，氢气和氩气的流量比为1:1～1：3。
可选地，反应Ⅱ中保温阶段的气氛为碳源气体。
可选地，碳源气体选自甲烷、乙炔、一氧化碳中的一种。
可选地，碳源气体的流量为5sccm～30sccm。
可选地，碳源气体的流量独立地选自5sccm、10sccm、15sccm、20sccm、25sccm、30sccm中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，步骤(S3)中所述含镍电解液为硫酸镍水溶液。
可选地，硫酸镍水溶液的浓度为0.01～0.5mol/L。
可选地，硫酸镍水溶液的浓度独立地选自0.01mol/L、0.05mol/L、0.1mol/L、0.15mol/L、0.2mol/L、0.25mol/L、0.3mol/L、0.35mol/L、0.4mol/L、0.45mol/L、0.5mol/L中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，步骤(S3)中沉积的条件如下：
施加电压为-0.2V～-1.4V。
可选地，施加电压独立地选自-0.2V、-0.4V、-0.6V、-0.8V、-1V、-1.2V、-1.4V中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，扫描速率为10mV/s～100mV/s。
可选地，扫描速率独立地选自10mV/s、20mV/s、30mV/s、40mV/s、50mV/s、60mV/s、70mV/s、80mV/s、90mV/s、100mV/s中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，循环次数为5～60。
可选地，循环次数独立地选自5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，步骤(S3)后，活化。
可选地，活化的溶液为KOH。
可选地，KOH的浓度为0.1mol/L～10mol/L。
可选地，活化的溶液的浓度独立地选自0.1mol/L、0.5mol/L、1mol/L、2mol/L、3mol/L、4mol/L、5mol/L、6mol/L、7mol/L、8mol/L、9mol/L、10mol/L中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，施加电压为-0.1V～-0.8V。
可选地，施加电压独立地选自0V、1V、2V、3V、4V、5V、6V、7V、8V中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，扫描速率为50mV/s～200mV/s。
可选地，扫描速率独立地选自50mV/s、70mV/s、80mV/s、100mV/s、120mV/s、150mV/s、170mV/s、200mV/s中的任意值或任意两者之间的范围值。
可选地，循环次数为500～8000。
可选地，循环次数独立地选自500、800、1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、5500、6000、6500、7000、7500、8000中的任意值或任意两者之间的范围值。
根据本申请的第三个方面，提供了一种碳化钼-氢氧化镍复合材料的应用。
上述所述的碳化钼-氢氧化镍复合材料和/或上述所述的制备方法得到的碳化钼-氢氧化镍复合材料作为析氢阴极催化剂的应用。
所述碳化钼-氢氧化镍复合催化材料电解水析氢时，当电流密度为10mA/cm2，过电位为43mV。
所述碳化钼-氢氧化镍复合催化材料电解水析氢时，在碱性条件下，塔菲尔斜率是44.3mV/dec。
本申请能产生的有益效果包括：
1)本申请所提供的一种碳化钼-氢氧化镍复合材料，该复合材料使用钼箔作为基底和钼源，能与碳化钼形成无缝接的化学键，提高电荷传输效率，从而提高了催化活性；该钼箔上形成的碳化钼催化层不但具有片状结构，能够增加催化剂的活性位点数目，而且表面带有纹理，使氢氧化镍颗粒能够均匀地分布在碳化钼表面。
2)本申请所提供的制备方法，通过选择最优的电镀时间和活化次数，氢氧化镍颗粒尺寸适宜，氢氧化镍与碳化钼复合催化剂能在强碱溶液中发挥最佳的协同作用；碳化钼-氢氧化镍复合材料的制备依次采用空气煅烧，化学气相沉积法，电镀工艺和活化等，操作简单，成本低，易于批量生产。
附图说明
图1为本申请实施例1制备的三氧化钼催化材料的扫描电子显微镜图像。
图2为本申请实施例1制备的碳化钼催化材料的扫描电子显微镜图像。
图3为本申请实施例1制备的碳化钼-氢氧化镍复合催化材料的扫描电子显微镜图像。
图4为本申请实施例1制备的碳化钼-氢氧化镍复合催化材料的X射线衍射图谱。
图5为本申请实施例1制备的钼箔、碳化钼、碳化钼-氢氧化镍复合催化材料电解水析氢LSV(线性扫描伏安法)曲线。
图6为本申请实施例1制备钼箔、碳化钼、碳化钼-氢氧化镍复合催化材料电解水析氢Tafel plot(塔菲尔斜率)曲线。
图7为本申请实施例1制备的钼箔、碳化钼、碳化钼-氢氧化镍复合催化材料电解水析氢EIS(电化学阻抗谱)曲线。
图8为本申请实施例1制备的碳化钼-氢氧化镍复合催化材料电解水析氢稳定性曲线。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
如无特别说明，本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。
本申请的实施例中分析方法如下：
利用扫描电子显微镜(Zeiss FE-SEM Sigma300)进行电镜分析。
利用X-射线粉末衍射仪(Miniflex600)进行XRD分析。
利用电化学工作站(CHI 660e)进行电化学分析。
实施例1
步骤一：制备三氧化钼薄膜，该薄膜表面呈现网格状，作为后续制备的种子层，具体制备方法如下：
将纯度99.95％、厚度为0.1mm的钼箔裁剪成1×1cm规格后，放入稀盐酸中浸泡30min去除表面的氧化层，随后通过加热的丙酮除去钼箔表面的油污，之后依次在去离子水和无水乙醇中反复超声清洗3次，清洗时间为30min。最后将清洗干净的钼箔在氮气中干燥后放入到管式炉中，在空气氛围下，以10℃/min的升温速率加热到700℃保持120min，在钼箔表面形成厚厚一层网格状的三氧化钼薄膜。
对煅烧后的钼箔表面形貌通过场发射扫描电镜进行分析，如图1所示，钼箔表面被钼基氧化物所覆盖，钼基氧化物呈现相互交叉的柱状体组成的网格，且表面光滑。
步骤二：制备无缝连接的碳化钼催化层，该催化层是带有纹理表面的纳米片状结构，比表面积大，可以暴露更多活性位点，而且在此纳米片上电镀的氢氧化镍颗粒能均匀地散落在碳化钼表面，具体制备方法如下：
将上述制备的三氧化钼薄膜置于清洁的陶瓷舟中，放置于管式炉中，在加热管式炉之前，先封闭管式炉，抽真空至1Torr左右后，再将管式炉通满氩气以除去石英管内的残留气体。然后将管式炉以30℃/min的升温速率快速升温到900℃，在此升温过程中，一直通着氩气和氢气的混合气体且气体流量分别为60sccm和40sccm。温度升高至900℃时，通入高纯甲烷气体，流量为15sccm，并保持反应温度15min，然后开始降温，停止通氢气和甲烷，同时氩气流量降低至30sccm，待管式炉自然冷却至室温将样品取出。
对碳化后的三氧化钼薄膜表面形貌通过场发射扫描电镜进行分析，如图2所示，碳化钼(Mo2C)的形状是厚度为100-200nm的垂直生长的纳米片，而且表面带有纹理结构。
步骤三：制备碳化钼-氢氧化镍复合催化材料，该材料在碱性电解液中有高效的析氢性能，具体制备方法如下：
将上述制备的碳化钼纳米片浸入到0.1mol/L的六水合硫酸镍电镀溶液中，使用电化学工作站通过循环伏安法进行电沉积，电压范围选为-0.2V至-1.4V，循环次数是30，扫描速率为50mV/s，得到碳化钼-氢氧化镍复合材料。随后碳化钼-氢氧化镍复合材料浸入到1mol/L的KOH活化溶液中，使用电化学工作站循环伏安法进行活化，电压范围选为-0.1V至-0.8V，扫速是0.1V/s，循环次数为6000。
对电镀和活化后的碳化钼纳米片表面形貌通过场发射扫描电镜进行分析，如图3所示，氢氧化镍颗粒均匀地分布在碳化钼纳米片表面，使碳化钼纳米片表面***糙，比表面积增大，活性位点数目增多。
对实施例1所得的碳化钼-氢氧化镍复合材料通过X射线衍射进行成分分析，如图4所示，碳化钼-氢氧化镍复合材料(Mo2C-Ni(OH)2或Mo/Mo2C-Ni(OH)2)只能检测到六方的碳化钼和氢氧化镍的相，证明了碳化钼和氢氧化镍复合材料的存在。
对实施例1所得的钼箔(Mo)、碳化钼(Mo2C)、碳化钼-氢氧化镍复合催化材料(Mo/Mo2C-Ni(OH)2)进行电催化析氢性能的研究。采用三电极体系，以Ag/AgCl电极(内部体系电解质为饱和KCl溶液)为参比电极，碳棒为对电极，1M KOH为电解液。将样品裁剪成一定的大小，直接作为工作电极固定到夹片电极(Pt片作为导电体)中，然后在电化学工作站(CHI600E，上海辰华公司)上进行测试。本发明中的测试结果根据公式：ERHE＝EAg/AgCl+0.059×PH+0.198，分别对电流密度与电势值进行归一化处理，本发明中所用到的测量几何面积都为1cm2。测试前，首先通入半小时氩气对电解液进行除去吸附O2的纯化处理。线性极化曲线的扫描速率为2mV/s，扫描范围为0V～-0.5V vs.RHE。催化剂的稳定性是通过电流时间曲线来衡量的。电化学阻抗谱(EIS)测量是在同样的装置上，频率1000到0.01Hz的条件下进行的。
本发明通过常用的四种测试来衡量电催化析氢反应活性，分别为过电位(电流密度为10mA/cm2时对应的电压)，塔菲尔斜率，阻抗和稳定性。
图5显示了在1M KOH中的极化曲线，可以看到，碳化钼-氢氧化镍复合催化材料达到10mA/cm2电流密度处所需要的过电位仅为43mV，说明其具有良好的析氢活性。另外，塔菲尔斜率反应表明析氢过程的动力学信息，如图6所示，碳化钼-氢氧化镍复合催化材料在碱性条件下的塔菲尔斜率是44.3mV/dec，限速步骤为氢脱附过程，其值很接近最优秀的催化剂铂金属(27.7mV/dec)。电化学阻抗谱可以分析析氢过程中的导电性，图7显示碳化钼-氢氧化镍复合催化材料的阻抗最小，表明碳化钼-氢氧化镍复合催化材料具有最高的电荷传输效率。图8为碳化钼-氢氧化镍复合催化材料电解水析氢的电流-时间稳定性测试，经过24小时的测量后，碳化钼-氢氧化镍复合催化材料的性能没有发生变化，说明碳化钼-氢氧化镍复合催化材料具有很高的稳定性
实施例2
步骤一：制备三氧化钼薄膜，该薄膜表面呈现网格状，作为后续制备的种子层，具体制备方法如下：
将纯度99.95％、厚度为0.1mm的钼箔裁剪成1×1cm规格后，放入稀盐酸中浸泡30min去除表面的氧化层，随后通过加热的丙酮除去钼箔表面的油污，之后依次在去离子水和无水乙醇中反复超声清洗3次，清洗时间为30min。最后将清洗干净的钼箔在氮气中干燥后放入到管式炉中，在空气氛围下，以15℃/min的升温速率加热到690℃保持100min，在钼箔表面形成厚厚一层网格状的三氧化钼薄膜。
对煅烧后的钼箔表面形貌通过场发射扫描电镜进行分析，如图1所示，钼箔表面被钼基氧化物所覆盖，钼基氧化物呈现相互交叉的柱状体组成的网格，且表面光滑。
步骤二：制备无缝连接的碳化钼催化层，该催化层是带有纹理表面的纳米片状结构，比表面积大，可以暴露更多活性位点，而且在此纳米片上电镀的氢氧化镍颗粒能均匀地散落在碳化钼表面，具体制备方法如下：
将上述制备的三氧化钼薄膜置于清洁的陶瓷舟中，放置于管式炉中，在加热管式炉之前，先封闭管式炉，抽真空至1Torr左右后，再将管式炉通满氩气以除去石英管内的残留气体。然后将管式炉以40℃/min的升温速率快速升温到1100℃，在此升温过程中，一直通着氩气和氢气的混合气体且气体流量分别为50sccm和30sccm。温度升高至1100℃时，通入高纯甲烷气体，流量为20sccm，并保持反应温度20min，然后开始降温，停止通氢气和甲烷，同时氩气流量降低至30sccm，待管式炉自然冷却至室温将样品取出。
实施例3
步骤一：制备三氧化钼薄膜，该薄膜表面呈现网格状，作为后续制备的种子层，具体制备方法如下：
将纯度99.95％、厚度为0.1mm的钼箔裁剪成1×1cm规格后，放入稀盐酸中浸泡30min去除表面的氧化层，随后通过加热的丙酮除去钼箔表面的油污，之后依次在去离子水和无水乙醇中反复超声清洗3次，清洗时间为30min。最后将清洗干净的钼箔在氮气中干燥后放入到管式炉中，在空气氛围下，以25℃/min的升温速率加热到670℃保持80min，在钼箔表面形成厚厚一层网格状的三氧化钼薄膜。
对煅烧后的钼箔表面形貌通过场发射扫描电镜进行分析，如图1所示，钼箔表面被钼基氧化物所覆盖，钼基氧化物呈现相互交叉的柱状体组成的网格，且表面光滑。
步骤二：制备无缝连接的碳化钼催化层，该催化层是带有纹理表面的纳米片状结构，比表面积大，可以暴露更多活性位点，而且在此纳米片上电镀的氢氧化镍颗粒能均匀地散落在碳化钼表面，具体制备方法如下：
将上述制备的三氧化钼薄膜置于清洁的陶瓷舟中，放置于管式炉中，在加热管式炉之前，先封闭管式炉，抽真空至1Torr左右后，再将管式炉通满氩气以除去石英管内的残留气体。然后将管式炉以35℃/min的升温速率快速升温到1000℃，在此升温过程中，一直通着氩气和氢气的混合气体且气体流量分别为60sccm和30sccm。温度升高至1000℃时，通入高纯甲烷气体，流量为30sccm，并保持反应温度17min，然后开始降温，停止通氢气和甲烷，同时氩气流量降低至30sccm，待管式炉自然冷却至室温将样品取出。
实施例4
步骤一：制备三氧化钼薄膜，该薄膜表面呈现网格状，作为后续制备的种子层，具体制备方法如下：
将纯度99.95％、厚度为0.1mm的钼箔裁剪成1×1cm规格后，放入稀盐酸中浸泡30min去除表面的氧化层，随后通过加热的丙酮除去钼箔表面的油污，之后依次在去离子水和无水乙醇中反复超声清洗3次，清洗时间为30min。最后将清洗干净的钼箔在氮气中干燥后放入到管式炉中，在空气氛围下，以35℃/min的升温速率加热到660℃保持50min，在钼箔表面形成厚厚一层网格状的三氧化钼薄膜。
对煅烧后的钼箔表面形貌通过场发射扫描电镜进行分析，如图1所示，钼箔表面被钼基氧化物所覆盖，钼基氧化物呈现相互交叉的柱状体组成的网格，且表面光滑。
步骤二：制备无缝连接的碳化钼催化层，该催化层是带有纹理表面的纳米片状结构，比表面积大，可以暴露更多活性位点，而且在此纳米片上电镀的氢氧化镍颗粒能均匀地散落在碳化钼表面，具体制备方法如下：
将上述制备的三氧化钼薄膜置于清洁的陶瓷舟中，放置于管式炉中，在加热管式炉之前，先封闭管式炉，抽真空至1Torr左右后，再将管式炉通满氩气以除去石英管内的残留气体。然后将管式炉以20℃/min的升温速率快速升温到850℃，在此升温过程中，一直通着氩气和氢气的混合气体且气体流量分别为55sccm和25sccm。温度升高至850℃时，通入高纯甲烷气体，流量为10sccm，并保持反应温度10min，然后开始降温，停止通氢气和甲烷，同时氩气流量降低至30sccm，待管式炉自然冷却至室温将样品取出。
实施例5
步骤一：制备三氧化钼薄膜，该薄膜表面呈现网格状，作为后续制备的种子层，具体制备方法如下：
将纯度99.95％、厚度为0.1mm的钼箔裁剪成1×1cm规格后，放入稀盐酸中浸泡30min去除表面的氧化层，随后通过加热的丙酮除去钼箔表面的油污，之后依次在去离子水和无水乙醇中反复超声清洗3次，清洗时间为30min。最后将清洗干净的钼箔在氮气中干燥后放入到管式炉中，在空气氛围下，以40℃/min的升温速率加热到650℃保持30min，在钼箔表面形成厚厚一层网格状的三氧化钼薄膜。
对煅烧后的钼箔表面形貌通过场发射扫描电镜进行分析，如图1所示，钼箔表面被钼基氧化物所覆盖，钼基氧化物呈现相互交叉的柱状体组成的网格，且表面光滑。
步骤二：制备无缝连接的碳化钼催化层，该催化层是带有纹理表面的纳米片状结构，比表面积大，可以暴露更多活性位点，而且在此纳米片上电镀的氢氧化镍颗粒能均匀地散落在碳化钼表面，具体制备方法如下：
将上述制备的三氧化钼薄膜置于清洁的陶瓷舟中，放置于管式炉中，在加热管式炉之前，先封闭管式炉，抽真空至1Torr左右后，再将管式炉通满氩气以除去石英管内的残留气体。然后将管式炉以10℃/min的升温速率快速升温到750℃，在此升温过程中，一直通着氩气和氢气的混合气体且气体流量分别为30sccm和30sccm。温度升高至750℃时，通入高纯甲烷气体，流量为5sccm，并保持反应温度5min，然后开始降温，停止通氢气和甲烷，同时氩气流量降低至30sccm，待管式炉自然冷却至室温将样品取出。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。
Claims (10)
1.一种碳化钼-氢氧化镍复合材料，其特征在于，包括碳化钼、氢氧化镍和钼基底；
所述碳化钼和所述氢氧化镍生长于所述钼基底上。
2.根据权利要求1所述的碳化钼-氢氧化镍复合材料，其特征在于，所述碳化钼-氢氧化镍复合材料具有自支撑结构；
优选地，所述碳化钼为带有纹理表面的纳米片状结构；
优选地，所述氢氧化镍为颗粒状；
其中，所述氢氧化镍的尺寸为5nm～50nm；
优选地，所述碳化钼包覆于所述钼基底表面；
优选地，所述氢氧化镍沉积在所述碳化钼表面。
3.一种碳化钼-氢氧化镍复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(S1)将钼箔反应Ⅰ，得到三氧化钼；
(S2)将三氧化钼反应Ⅱ，得到碳化钼；
(S3)将碳化钼浸入含镍电解液沉积，得到碳化钼-氢氧化镍复合材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(S1)中反应Ⅰ在含氧气氛下进行；
优选地，反应Ⅰ的条件如下：
保温温度为650℃～700℃；
保温时间为30min～120min；
优选地，升温速率为10℃/min～40℃/min。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(S2)在碳源气体下进行；
优选地，反应Ⅱ的条件如下：
保温温度为750℃～1100℃；
保温时间为5min～20min；
优选地，升温速率为10℃/min～40℃/min。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，反应Ⅱ中升温阶段的气氛为氩气和氢气的混合气；
其中，氢气和氩气的流量比为1:1～1：3；
优选地，反应Ⅱ中保温阶段的气氛为碳源气体；
优选地，碳源气体选自甲烷、乙炔、一氧化碳中的一种；
优选地，碳源气体的流量为5sccm～30sccm。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(S3)中所述含镍电解液为硫酸镍水溶液；
优选地，硫酸镍水溶液的浓度为0.01～0.5mol/L。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(S3)中沉积的条件如下：
施加电压为-0.2V～-1.4V；
优选地，扫描速率为10mV/s～100mV/s；
优选地，循环次数为5～60。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(S3)后，活化；
优选地，活化的溶液为KOH；
优选地，KOH的浓度为0.1mol/L～10mol/L；
优选地，施加电压为-0.1V～-0.8V；
优选地，扫描速率为50mV/s～200mV/s；
优选地，循环次数为500～8000。
10.权利要求1～2任一项所述的碳化钼-氢氧化镍复合材料和/或权利要求3～9任一项所述的制备方法得到的碳化钼-氢氧化镍复合材料作为析氢阴极催化剂的应用。
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