9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂及其制法附图说明" src="B01J27/24(20060101)"%20/>
一种Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂及其制法
技术领域
本发明涉及电催化产氢技术领域，具体为一种Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂及其制法。
背景技术
化石燃料使人类生活生产活动中必不可少的能源，但是随着化石能源储量的日益减少，以及燃烧化石能源带来的环境问题日益严峻，开发新型高效的可再生能源成为当务之急，氢能是世界上最干净的能源，氢气的燃烧产物是无污染的水，氢能的资源丰富，燃烧热值高，燃烧性能优异，是解决能源危机的最有效的清洁能源，氢能主要应用于氢气燃烧、氢能发电、氢动力汽车、燃料电池等方面。
目前对于氢气的制取主要有矿物燃料制氢、甲烷催化热分解制氢、生物制氢和电解水制氢，其中电解水制取氢气是最具有发展潜力的制氢方法，Pt基催化剂具有优异的电催化分解水产氢的性能，但是铂等贵金属含量稀少，价格昂贵，限制了Pt基催化剂的商业化的广泛使用，碳基催化剂如石墨烯氮化碳g-C3N4具有良好的电解水析氢活性；过渡金属硫化物如MoS2、CdS等具有与Pt相近的氢吸附自由能，是一种极具潜力的电解水产氢催化剂，但是MoS2的导电性能较差，阻碍了氧化还原反应中电子的传输，抑制了电解水反应的进行，降低了析氢的效率。
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂及其制法，解决了MoS2的导电性能较差，影响了催化剂的分解水产氢的效率。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：10-16份改性多孔g-C3N4纳米管、15-24份Co(NO3)2、7-9份均苯三甲酸、6-10份硫脲、41-62份Ni掺杂纳米MoS2。
优选的，所述改性多孔g-C3N4纳米管制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入乙二醇溶剂和三聚氰胺，搅拌均匀后加入硝酸调节溶液pH至1-2，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至55-75℃，匀速搅拌反应2-4h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到三聚氰胺纳米纤维。
(2)将三聚氰胺纳米纤维置于气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为2-8℃/min，升温至520-560℃，保温煅烧2-4h，煅烧产物即为多孔g-C3N4纳米管。
(3)向反应瓶中加入蒸馏水、多孔g-C3N4纳米管和NiCl2，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理30-60min，再向反应瓶中加入NaBH4，在10-20℃下，匀速搅拌2-4h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到Ni2B修饰的改性多孔g-C3N4纳米管。
优选的，所述多孔g-C3N4纳米管、NiCl2和NaBH4质量比为1200-1600:1.1-1.3:1。
优选的，所述Ni掺杂纳米MoS2制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入蒸馏水、Na2MoO4和Ni(NO3)2，搅拌均匀后加入硫代乙酰胺，将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至180-230℃，反应20-30h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到Ni掺杂纳米MoS2。
优选的，所述Na2MoO4、Ni(NO3)2和硫代乙酰胺的物质的量比为0.04-0.08:1:4-6。
优选的，所述Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂的制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入丙酮溶剂、10-16份改性多孔g-C3N4纳米管、15-24份Co(NO3)2和7-9份均苯三甲酸，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理1-2h，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至50-70℃，匀速搅拌反应8-15h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到Co-MOFs包覆g-C3N4。
(2)向反应瓶中加入乙醇溶剂、Co-MOFs包覆g-C3N4和6-10份硫脲，搅拌均匀后将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至130-150℃，反应5-10h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，将固体产物置于气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为2-4℃/min，升温至360-380℃，保温煅烧2-4h，煅烧产物即为Co9S8包覆g-C3N4。
(3)向行星球磨机中加入乙醇溶剂、Co9S8包覆g-C3N4和41-62份Ni掺杂纳米MoS2，行星球磨机公转转速为460-620rpm，自转转速为230-310rpm，进行球磨材料，直至物料全部通过1200-1800目网筛，将混合物料减压浓缩除去溶剂并充分干燥，制备得到Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂。
(三)有益的技术效果
与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
该一种Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂，以三聚氰胺纳米纤维为前驱体，热裂解制备出的纳米g-C3N4具有丰富的孔隙结构，增大了g-C3N4与电解液的润湿性，通过硼化镍Ni2B原位改性g-C3N4，在其表面形成结构缺陷，能够有效地剥离g-C3N4，形成大量的介孔结构，缩短电子和离子的传输路径，增大了g-C3N4的比表面积，可以提供更多的电化学活性位点，并且Ni2B中硼原子在g-C3N4内部形成C-B-N三元结构和六方硼化氮结构，降低了g-C3N4的电阻率，从而提高了g-C3N4的导电性能，降低了析氢反应的过电势。
该一种Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂，通过水热合成法制备得到Ni掺杂纳米MoS2，Ni取代了部分Mo的晶格，提高了MoS2的电导率，同时Ni掺杂降低MoS2边缘活性位不饱和S原子的吸附氢自由能，以改性多孔g-C3N4纳米管为基体，Ni掺杂纳米MoS2更好的附着在多孔g-C3N4纳米管的孔隙和介孔结构中，有效减少了纳米MoS2的团聚和聚集，避免电化学活性位点被覆盖，从而大幅增强了催化剂的析氢活性。
该一种Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂，以钴基金属有机骨架包覆g-C3N4为前驱体，硫脲为硫源，热裂解制备得到Co9S8包覆g-C3N4，再与Ni掺杂纳米MoS2复合，Co9S8与MoS2形成异质界面，加速了电子的传输和扩散，从而降低了析氢反应的过电势。
具体实施方式
为实现上述目的，本发明提供如下具体实施方式和实施例：一种Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂，包括以下按重量份数计的配方原料及组分：10-16份改性多孔g-C3N4纳米管、15-24份Co(NO3)2、7-9份均苯三甲酸、6-10份硫脲、41-62份Ni掺杂纳米MoS2。
改性多孔g-C3N4纳米管制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入乙二醇溶剂和三聚氰胺，搅拌均匀后加入硝酸调节溶液pH至1-2，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至55-75℃，匀速搅拌反应2-4h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到三聚氰胺纳米纤维。
(2)将三聚氰胺纳米纤维置于气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为2-8℃/min，升温至520-560℃，保温煅烧2-4h，煅烧产物即为多孔g-C3N4纳米管。
(3)向反应瓶中加入蒸馏水、多孔g-C3N4纳米管和NiCl2，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理30-60min，再向反应瓶中加入NaBH4，其中多孔g-C3N4纳米管、NiCl2和NaBH4质量比为1200-1600:1.1-1.3:1，在10-20℃下，匀速搅拌2-4h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到Ni2B修饰的改性多孔g-C3N4纳米管。
Ni掺杂纳米MoS2制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入蒸馏水，Na2MoO4和Ni(NO3)2，搅拌均匀后加入硫代乙酰胺，三者物质的量比为0.04-0.08:1:4-6，将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至180-230℃，反应20-30h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到Ni掺杂纳米MoS2。
Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂的制备方法包括以下步骤：
(1)向反应瓶中加入丙酮溶剂、10-16份改性多孔g-C3N4纳米管、15-24份Co(NO3)2和7-9份均苯三甲酸，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理1-2h，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至50-70℃，匀速搅拌反应8-15h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到Co-MOFs包覆g-C3N4。
(2)向反应瓶中加入乙醇溶剂、Co-MOFs包覆g-C3N4和6-10份硫脲，搅拌均匀后将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至130-150℃，反应5-10h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，将固体产物置于气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为2-4℃/min，升温至360-380℃，保温煅烧2-4h，煅烧产物即为Co9S8包覆g-C3N4。
(3)向行星球磨机中加入乙醇溶剂、Co9S8包覆g-C3N4和41-62份Ni掺杂纳米MoS2，行星球磨机公转转速为460-620rpm，自转转速为230-310rpm，进行球磨材料，直至物料全部通过1200-1800目网筛，将混合物料减压浓缩除去溶剂并充分干燥，制备得到Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂。
取向乙醇和蒸馏水混合溶剂中，加入Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂和Nafion溶液，搅拌均匀形成浆液，均匀涂覆在玻碳电极上，并充分干燥，制备得到电催化工作电极。
实施例1
(1)制备三聚氰胺纳米纤维组分1：向反应瓶中加入乙二醇溶剂和三聚氰胺，搅拌均匀后加入硝酸调节溶液pH至2，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至55℃，匀速搅拌反应2h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到三聚氰胺纳米纤维组分1。
(2)制备多孔g-C3N4纳米管组分1：将三聚氰胺纳米纤维组分1置于气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为2℃/min，升温至520℃，保温煅烧2h，煅烧产物即为多孔g-C3N4纳米管组分1。
(3)制备改性多孔g-C3N4纳米管组分1：向反应瓶中加入蒸馏水、多孔g-C3N4纳米管组分1和NiCl2，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理30min，再向反应瓶中加入NaBH4，其中多孔g-C3N4纳米管、NiCl2和NaBH4质量比为1200:1.1:1，在10℃下，匀速搅拌2h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到Ni2B修饰的改性多孔g-C3N4纳米管组分1。
(4)制备Ni掺杂纳米MoS2组分1：向反应瓶中加入蒸馏水，Na2MoO4和Ni(NO3)2，搅拌均匀后加入硫代乙酰胺，三者物质的量比为0.04:1:4，将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至180℃，反应20h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到Ni掺杂纳米MoS2组分1。
(5)制备Co-MOFs包覆g-C3N4组分1：向反应瓶中加入丙酮溶剂、10份改性多孔g-C3N4纳米管组分1、15份Co(NO3)2和7份均苯三甲酸，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理1h，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至50℃，匀速搅拌反应8h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到Co-MOFs包覆g-C3N4组分1。
(6)制备Co9S8包覆g-C3N4组分1：向反应瓶中加入乙醇溶剂、Co-MOFs包覆g-C3N4组分1和6份硫脲，搅拌均匀后将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至130℃，反应5h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，将固体产物置于气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为2℃/min，升温至360℃，保温煅烧2h，煅烧产物即为Co9S8包覆g-C3N4组分1。
(7)制备Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂材料1：向行星球磨机中加入乙醇溶剂、Co9S8包覆g-C3N4组分1和62份Ni掺杂纳米MoS2组分1，行星球磨机公转转速为460rpm，自转转速为230rpm，进行球磨材料，直至物料全部通过1200目网筛，将混合物料减压浓缩除去溶剂并充分干燥，制备得到Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂材料1。
(8)取向乙醇和蒸馏水混合溶剂中，加入Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂材料1和Nafion溶液，搅拌均匀形成浆液，均匀涂覆在玻碳电极上，并充分干燥，制备得到电催化工作电极1。
实施例2
(1)制备三聚氰胺纳米纤维组分2：向反应瓶中加入乙二醇溶剂和三聚氰胺，搅拌均匀后加入硝酸调节溶液pH至2，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至75℃，匀速搅拌反应2h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到三聚氰胺纳米纤维组分2。
(2)制备多孔g-C3N4纳米管组分2：将三聚氰胺纳米纤维组分2置于气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为8℃/min，升温至520℃，保温煅烧4h，煅烧产物即为多孔g-C3N4纳米管组分2。
(3)制备改性多孔g-C3N4纳米管组分2：向反应瓶中加入蒸馏水、多孔g-C3N4纳米管组分2和NiCl2，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理30min，再向反应瓶中加入NaBH4，其中多孔g-C3N4纳米管、NiCl2和NaBH4质量比为1600:1.1:1，在10℃下，匀速搅拌4h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到Ni2B修饰的改性多孔g-C3N4纳米管组分2。
(4)制备Ni掺杂纳米MoS2组分2：向反应瓶中加入蒸馏水，Na2MoO4和Ni(NO3)2，搅拌均匀后加入硫代乙酰胺，三者物质的量比为0.04:1:4，将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至230℃，反应20h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到Ni掺杂纳米MoS2组分2。
(5)制备Co-MOFs包覆g-C3N4组分2：向反应瓶中加入丙酮溶剂、11份改性多孔g-C3N4纳米管组分2、17份Co(NO3)2和7.5份均苯三甲酸，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理2h，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至70℃，匀速搅拌反应8h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到Co-MOFs包覆g-C3N4组分2。
(6)制备Co9S8包覆g-C3N4组分2：向反应瓶中加入乙醇溶剂、Co-MOFs包覆g-C3N4组分2和7.5份硫脲，搅拌均匀后将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至130℃，反应10h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，将固体产物置于气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为2℃/min，升温至360℃，保温煅烧4h，煅烧产物即为Co9S8包覆g-C3N4组分2。
(7)制备Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂材料2：向行星球磨机中加入乙醇溶剂、Co9S8包覆g-C3N4组分2和57份Ni掺杂纳米MoS2组分2，行星球磨机公转转速为460rpm，自转转速为230rpm，进行球磨材料，直至物料全部通过1200目网筛，将混合物料减压浓缩除去溶剂并充分干燥，制备得到Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂材料2。
(8)取向乙醇和蒸馏水混合溶剂中，加入Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂材料2和Nafion溶液，搅拌均匀形成浆液，均匀涂覆在玻碳电极上，并充分干燥，制备得到电催化工作电极2。
实施例3
(1)制备三聚氰胺纳米纤维组分3：向反应瓶中加入乙二醇溶剂和三聚氰胺，搅拌均匀后加入硝酸调节溶液pH至1，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至65℃，匀速搅拌反应3h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到三聚氰胺纳米纤维组分3。
(2)制备多孔g-C3N4纳米管组分3：将三聚氰胺纳米纤维组分3置于气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为5℃/min，升温至540℃，保温煅烧3h，煅烧产物即为多孔g-C3N4纳米管组分3。
(3)制备改性多孔g-C3N4纳米管组分3：向反应瓶中加入蒸馏水、多孔g-C3N4纳米管组分3和NiCl2，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理45min，再向反应瓶中加入NaBH4，其中多孔g-C3N4纳米管、NiCl2和NaBH4质量比为1400:1.2:1，在15℃下，匀速搅拌3h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到Ni2B修饰的改性多孔g-C3N4纳米管组分3。
(4)制备Ni掺杂纳米MoS2组分3：向反应瓶中加入蒸馏水，Na2MoO4和Ni(NO3)2，搅拌均匀后加入硫代乙酰胺，三者物质的量比为0.06:1:5，将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至200℃，反应25h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到Ni掺杂纳米MoS2组分3。
(5)制备Co-MOFs包覆g-C3N4组分3：向反应瓶中加入丙酮溶剂、12份改性多孔g-C3N4纳米管组分3、20份Co(NO3)2和8份均苯三甲酸，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理1.5h，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至60℃，匀速搅拌反应12h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到Co-MOFs包覆g-C3N4组分3。
(6)制备Co9S8包覆g-C3N4组分3：向反应瓶中加入乙醇溶剂、Co-MOFs包覆g-C3N4组分3和8份硫脲，搅拌均匀后将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至140℃，反应7h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，将固体产物置于气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为3℃/min，升温至370℃，保温煅烧3h，煅烧产物即为Co9S8包覆g-C3N4组分3。
(7)制备Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂材料3：向行星球磨机中加入乙醇溶剂、Co9S8包覆g-C3N4组分3和52份Ni掺杂纳米MoS2组分3，行星球磨机公转转速为540rpm，自转转速为270rpm，进行球磨材料，直至物料全部通过1500目网筛，将混合物料减压浓缩除去溶剂并充分干燥，制备得到Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂材料3。
(8)取向乙醇和蒸馏水混合溶剂中，加入Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂材料3和Nafion溶液，搅拌均匀形成浆液，均匀涂覆在玻碳电极上，并充分干燥，制备得到电催化工作电极3。
实施例4
(1)制备三聚氰胺纳米纤维组分4：向反应瓶中加入乙二醇溶剂和三聚氰胺，搅拌均匀后加入硝酸调节溶液pH至2，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至55℃，匀速搅拌反应4h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到三聚氰胺纳米纤维组分4。
(2)制备多孔g-C3N4纳米管组分4：将三聚氰胺纳米纤维组分4置于气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为2℃/min，升温至560℃，保温煅烧4h，煅烧产物即为多孔g-C3N4纳米管组分4。
(3)制备改性多孔g-C3N4纳米管组分4：向反应瓶中加入蒸馏水、多孔g-C3N4纳米管组分4和NiCl2，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理30min，再向反应瓶中加入NaBH4，其中多孔g-C3N4纳米管、NiCl2和NaBH4质量比为1600:1.1:1，在20℃下，匀速搅拌4h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到Ni2B修饰的改性多孔g-C3N4纳米管组分4。
(4)制备Ni掺杂纳米MoS2组分4：向反应瓶中加入蒸馏水，Na2MoO4和Ni(NO3)2，搅拌均匀后加入硫代乙酰胺，三者物质的量比为0.08:1:4，将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至200℃，反应30h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到Ni掺杂纳米MoS2组分4。
(5)制备Co-MOFs包覆g-C3N4组分4：向反应瓶中加入丙酮溶剂、14.5份改性多孔g-C3N4纳米管组分4、22份Co(NO3)2和8.5份均苯三甲酸，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理1h，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至50℃，匀速搅拌反应15h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到Co-MOFs包覆g-C3N4组分4。
(6)制备Co9S8包覆g-C3N4组分4：向反应瓶中加入乙醇溶剂、Co-MOFs包覆g-C3N4组分4和9份硫脲，搅拌均匀后将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至150℃，反应5h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，将固体产物置于气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为4℃/min，升温至380℃，保温煅烧2h，煅烧产物即为Co9S8包覆g-C3N4组分4。
(7)制备Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂材料4：向行星球磨机中加入乙醇溶剂、Co9S8包覆g-C3N4组分4和46份Ni掺杂纳米MoS2组分4，行星球磨机公转转速为460rpm，自转转速为230rpm，进行球磨材料，直至物料全部通过1800目网筛，将混合物料减压浓缩除去溶剂并充分干燥，制备得到Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂材料4。
(8)取向乙醇和蒸馏水混合溶剂中，加入Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂材料4和Nafion溶液，搅拌均匀形成浆液，均匀涂覆在玻碳电极上，并充分干燥，制备得到电催化工作电极4。
实施例5
(1)制备三聚氰胺纳米纤维组分5：向反应瓶中加入乙二醇溶剂和三聚氰胺，搅拌均匀后加入硝酸调节溶液pH至1，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至75℃，匀速搅拌反应4h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物并充分干燥，制备得到三聚氰胺纳米纤维组分5。
(2)制备多孔g-C3N4纳米管组分5：将三聚氰胺纳米纤维组分5置于气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为8℃/min，升温至560℃，保温煅烧4h，煅烧产物即为多孔g-C3N4纳米管组分5。
(3)制备改性多孔g-C3N4纳米管组分5：向反应瓶中加入蒸馏水、多孔g-C3N4纳米管组分5和NiCl2，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理45min，再向反应瓶中加入NaBH4，其中多孔g-C3N4纳米管、NiCl2和NaBH4质量比为1600:1.3:1，在20℃下，匀速搅拌4h，将溶液真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到Ni2B修饰的改性多孔g-C3N4纳米管组分5。
(4)制备Ni掺杂纳米MoS2组分5：向反应瓶中加入蒸馏水，Na2MoO4和Ni(NO3)2，搅拌均匀后加入硫代乙酰胺，三者物质的量比为0.08:1:6，将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至230℃，反应30h，将溶液过滤除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，制备得到Ni掺杂纳米MoS2组分5。
(5)制备Co-MOFs包覆g-C3N4组分5：向反应瓶中加入丙酮溶剂、16份改性多孔g-C3N4纳米管组分5、24份Co(NO3)2和9份均苯三甲酸，将反应瓶置于超声分散仪中，进行超声分散处理2h，将反应瓶置于恒温水浴锅中，加热至70℃，匀速搅拌反应15h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水和乙醇洗涤固体产物，并充分干燥，制备得到Co-MOFs包覆g-C3N4组分5。
(6)制备Co9S8包覆g-C3N4组分5：向反应瓶中加入乙醇溶剂、Co-MOFs包覆g-C3N4组分3和10份硫脲，搅拌均匀后将溶液转移进聚四氟乙烯反应釜中，并置于反应釜加热箱中，加热至150℃，反应10h，将溶液减压浓缩除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物并充分干燥，将固体产物置于气氛电阻炉中并通入氮气，升温速率为4℃/min，升温至380℃，保温煅烧4h，煅烧产物即为Co9S8包覆g-C3N4组分5。
(7)制备Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂材料5：向行星球磨机中加入乙醇溶剂、Co9S8包覆g-C3N4组分5和41份Ni掺杂纳米MoS2组分3，行星球磨机公转转速为620rpm，自转转速为310rpm，进行球磨材料，直至物料全部通过1800目网筛，将混合物料减压浓缩除去溶剂并充分干燥，制备得到Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂材料5。
(8)取向乙醇和蒸馏水混合溶剂中，加入Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂材料5和Nafion溶液，搅拌均匀形成浆液，均匀涂覆在玻碳电极上，并充分干燥，制备得到电催化工作电极5。
以铂片作为对电极、Ag/AgCl作为参比电极，电解液为1mol/L的氢氧化钾溶液，使用CHI660D电化学工作站测试实施例1-5中电催化工作电极的析氢电位，测试标准为GB/T20042.4-2009。
综上所述，该一种Co9S8-MoS2负载g-C3N4的电催化产氢催化剂，以三聚氰胺纳米纤维为前驱体，热裂解制备出的纳米g-C3N4具有丰富的孔隙结构，增大了g-C3N4与电解液的润湿性，通过硼化镍Ni2B原位改性g-C3N4，在其表面形成结构缺陷，能够有效地剥离g-C3N4，形成大量的介孔结构，缩短电子和离子的传输路径，增大了g-C3N4的比表面积，可以提供更多的电化学活性位点，并且Ni2B中硼原子在g-C3N4内部形成C-B-N三元结构和六方硼化氮结构，降低了g-C3N4的电阻率，从而提高了g-C3N4的导电性能，降低了析氢反应的过电势。
通过水热合成法制备得到Ni掺杂纳米MoS2，Ni取代了部分Mo的晶格，提高了MoS2的电导率，同时Ni掺杂降低MoS2边缘活性位不饱和S原子的吸附氢自由能，以改性多孔g-C3N4纳米管为基体，Ni掺杂纳米MoS2更好的附着在多孔g-C3N4纳米管的孔隙和介孔结构中，有效减少了纳米MoS2的团聚和聚集，避免电化学活性位点被覆盖，从而大幅增强了催化剂的析氢活性。
以钴基金属有机骨架包覆g-C3N4为前驱体，硫脲为硫源，热裂解制备得到Co9S8包覆g-C3N4，再与Ni掺杂纳米MoS2复合，Co9S8与MoS2形成异质界面，加速了电子的传输和扩散，从而降低了析氢反应的过电势。
