一种富边缘活性位点的二硫化三镍析氧催化剂及其制备方法

摘要

本发明公开了一种新型富边缘活性位点的二硫化三镍析氧催化剂及其制备方法，所述方法为：将镍盐和NH4NO3溶解在蒸馏水中，然后在搅拌状态下滴加氨水至形成均一溶液；将泡沫镍进行预处理，然后将预处理后的泡沫镍置于均一溶液中，进行密闭反应，得到泡沫镍负载氢氧化镍前驱体；洗涤并干燥泡沫镍负载氢氧化镍前驱体，然后进行煅烧，得到NiO/NF；将Na2S·9H2O溶于水中，加NiO/NF进行反应，将反应后的产物进行洗涤、干燥，得到富边缘活性位点的二硫化三镍析氧催化剂。本发明基于廉价的过渡金属镍盐，采用简便可重复的氨水络合沉积法和烧结法制备了富边缘活性位点的Ni3S2/NF电极，用于催化析氧反应。

说明书

技术领域

本发明涉及二硫化三镍析氧催化剂技术领域，具体涉及一种新型富边缘活性位点的二硫化三镍析氧催化剂及其制备方法。

背景技术

在寻找替代化石燃料能源的清洁能源的任务中，水电解制氢是可再生资源的关键核心技术之一。用于水分解的电化学电池的最大缺点是由于阳极所需的现有水氧化催化剂的高过电位。钌(Ru)和铱(Ir)基催化剂是最有效的析氧反应(OER)电催化剂，但它们稀缺、价格昂贵，而且这些贵金属基电催化剂的有限供应不足以用于工业水分解。因此，开发高活性、地球丰富、和耐用的析氧催化剂。

来源丰富、成本低、环境友好的过渡金属硫化物(如NiS

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种富边缘活性位点的自支撑二硫化三镍析氧催化剂及其制备方法，无需额外搅料制样将催化剂附着于集流体，同时具有丰富活性位点，可保证电极在较大电流密度下(100mA cm

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种富边缘活性位点的二硫化三镍析氧催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将镍盐和NH

(2)将泡沫镍进行预处理，然后将预处理后的泡沫镍浸没于步骤(1)制备的均一溶液中，进行密闭反应，得到泡沫镍负载氢氧化镍前驱体；

(3)洗涤并干燥步骤(2)制备的泡沫镍负载氢氧化镍前驱体，然后进行煅烧，得到NiO/NF，即泡沫镍负载氧化镍；

(4)将Na

优选的，步骤(1)中，所述镍盐与NH

优选的，氨水的滴加速度为1滴/s；均一溶液中所含氨水的浓度为10wt％。

优选的，步骤(2)中，所述预处理为：将泡沫镍依次用稀盐酸、丙酮和去离子水分别洗涤15～40min；所述稀盐酸的浓度为6M。

优选的，步骤(2)中，所述密闭反应的温度为90℃，时间为6～24h。

优选的，步骤(3)中，依次使用去离子水和和无水乙醇进行洗涤；所述干燥的温度为60℃。

优选的，步骤(3)中，所述煅烧为：在空气气氛中以5℃min

优选的，步骤(4)中，所述Na

优选的，步骤(4)中，所述反应的温度为160℃，时间为8h；所述干燥的温度为60℃，时间为6～24h。

本发明的第二方面，提供上述制备方法制备得到的富边缘活性位点的二硫化三镍析氧催化剂。

本发明的第三方面，提供富边缘活性位点的二硫化三镍析氧催化剂在催化析氧反应中的应用。

本发明的有益效果：

(1)本发明基于廉价的过渡金属镍盐，采用简便可重复的氨水络合沉积法和烧结法制备了富边缘活性位点的Ni

(2)本发明将二维Ni

(3)本发明制备的Ni

附图说明

图1为实施例3制备的Ni

图2为实施例3制备的Ni

图3为实施例3制备的Ni

图4为对比例制备的NiO/NF的X射线衍射(XRD)图。

图5为对比例制备的NiO/NF的扫描图片。

图6为实施例3制备的Ni

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术部分介绍的，已有的Ni

基于此，本发明的目的是提供一种富边缘活性位点的自支撑二硫化三镍析氧催化剂及其制备方法。本发明采用简单的两步法电解析氧设计了富边缘的泡沫镍负载Ni

本发明制备的Ni

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。

本发明实施例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。

实施例1：

硝酸镍为镍源的二硫化三镍合成：

(1)Ni(NO

(2)将泡沫镍进行预处理，依次用浓度为6M的稀盐酸、丙酮和去离子水分别洗涤15min。将预处理过的泡沫镍浸没于步骤(2)制备的均一溶液A中，将溶液连同预处理后的泡沫镍转移到带盖的培养皿中，在90℃下保持12小时，得到泡沫镍负载氢氧化镍前驱体。

(3)将步骤(2)制备的泡沫镍负载氢氧化镍前驱体依次使用去离子水和和无水乙醇进行洗涤；然后在烘箱中60℃下干燥5h。然后将其在空气气氛中以5℃min

(4)按Na

实施例2：

氯化镍为镍源的二硫化三镍合成：

(1)NiCl

(2)将泡沫镍进行预处理，依次用浓度为6M的稀盐酸、丙酮和去离子水分别洗涤15min。将预处理过的泡沫镍浸没于步骤(2)制备的均一溶液A中，将溶液连同预处理后的泡沫镍转移到带盖的培养皿中，在90℃下保持12小时，得到泡沫镍负载氢氧化镍前驱体.

(3)将步骤(2)制备的泡沫镍负载氢氧化镍前驱体依次使用去离子水和和无水乙醇进行洗涤；然后在烘箱中60℃下干燥6h。然后将其在空气气氛中以5℃min

(4)按Na

实施例3

(1)NiSO

(2)将泡沫镍进行预处理，依次用稀盐酸、丙酮和去离子水洗涤15分钟，然后将预处理过的泡沫镍浸没于上述溶液A中，将溶液连同预处理后的泡沫镍转移到带盖的培养皿中，在90℃下保持12小时，得到泡沫镍负载氢氧化镍前驱体。

(3)将泡沫镍负载氢氧化镍前驱体用去离子水和无水乙醇洗涤，然后在烘箱中60℃下干燥5h，然后泡沫镍负载氢氧化镍前驱体在空气气氛中，以5℃min

(4)按Na

图1为实施例3制备的Ni

对比例

(1)NiSO

(2)将泡沫镍进行预处理，依次用稀盐酸、丙酮和去离子水洗涤15分钟，然后将预处理过的泡沫镍浸没于上述溶液A中，将溶液连同预处理后的泡沫镍转移到带盖的培养皿中，在90℃下保持12小时，得到泡沫镍负载氢氧化镍前驱体。

(3)将泡沫镍负载氢氧化镍前驱体用去离子水和无水乙醇洗涤，然后在烘箱中60℃下干燥5h，然后泡沫镍负载氢氧化镍前驱体在空气气氛中，以5℃min

从图4中可以看出催化剂NiO/NF的纳米片交联结构较实施例3中的Ni

应用例

新型富边缘活性位点的二硫化三镍催化剂电催化析氢应用：将实施例1～3制备的Ni

实施例1～3制备的Ni

图3为实施例3制备的Ni

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。