一种用于析氧反应的镍钴羟基硫化物电催化剂的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115852425A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211553126.2(22)申请日2022.12.05(71)申请人天津工业大学地址300387天津市西青区宾水西道399号(72)发明人宋世栋刘亚楠任佳豪(51)Int.Cl.C25B11/091(2021.01)C25B1/04(2021.01)B82Y40/00(2011.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种用于析氧反应的镍钴羟基硫化物电催化剂的制备方法(57)摘要本发明属于电化学催化技术领域，公开了一种用于析氧反应的镍钴羟基硫化物电催化剂的制备方法。制备方法包括以下步骤：(1)将氯化镍、氯化钴、尿素溶解于去离子水中，将其置于水热反应釜中，在120℃下反应12小时；(2)将上述催化剂采用离心法收集固体产物，用超纯水冲洗，并于真空干燥箱中60℃干燥12小时；(3)将干燥后的催化剂粉末置于一定浓度的硫化钠溶液中搅拌数小时，经离心洗涤，冻干，最终得到镍钴羟基硫化物电催化剂。该催化剂很好的复制了前驱体的纳米片状结构，具有较高的比表面积，制备方法简单，环境友好，且在碱性条件下有较好的电催化性能，是一种应用前景广阔的析氧反应催化材料。CN115852425ACN115852425A权利要求书1/1页1.一种用于析氧反应的镍钴羟基硫化物电催化剂的制备方法，具体包含以下步骤：(1)将适量的镍盐和钴盐溶于超纯水中，在室温下进行磁力搅拌，直至溶液澄清。然后向所得溶液中加入适量的尿素，在室温下进行磁力搅拌1～10h，直至溶液变的澄清，转速为300～1000rpm。(2)将步骤(1)所得的溶液转移至水热反应釜中，放入烘箱中，进行水热反应。其中加热温度为120～200℃，加热时间为12h。(3)采用水热法合成催化剂粉末，待冷却至室温后，采用离心法收集固体产物，用超纯水冲洗三次，乙醇洗一次，并于真空干燥箱中60℃下干燥12小时。(4)将干燥后的催化剂置于玛瑙研钵中充分研磨，并将其浸泡在0.1～2M硫化钠溶液中1h，采用离心法收集最终产物，用超纯水冲洗五次，并于冷冻干燥机中冻干24h。2.根据权利要求1所述的一种用于析氧反应的镍钴羟基硫化物电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中：所述镍盐与钴盐的摩尔比为1∶20至5∶20；所述镍盐选自硝酸镍、氯化镍或醋酸镍中的至少一种；所述钴盐为硝酸钴、氯化钴或醋酸钴中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种用于析氧反应的镍钴羟基硫化物电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中：所述水热反应温度为120～200℃。4.根据权利要求1所述的一种用于析氧反应的镍钴羟基硫化物电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中：所述硫化钠溶液的浓度为0.1～2M，优选为1M。5.一种权利要求1‑4任一项所述的制备方法制得的镍钴羟基硫化物电催化剂。2CN115852425A说明书1/4页一种用于析氧反应的镍钴羟基硫化物电催化剂的制备方法技术领域[0001]本发明属于电化学催化技术领域，更具体地，涉及一种用于析氧反应的镍钴羟基硫化物电催化剂的制备方法。背景技术[0002]为了缓解日益严重的石油化工能源危机和环境污染问题，迫切需要开发清洁、高效、可持续的绿色能源。氢能作为一种清洁、无污染、高能量、可持续的新能源，被视为最具有发展潜力的清洁能源载体。电解水是一种绿色、规模化、清洁的制氢技术，电解水涉及两个半反应，即析氢反应(HER)和析氧反应(OER)，其中析氧反应(OER)在整个电解水过程中起着非常重要的决定作用。然而，OER是一个四电子‑质子耦合的复杂过程，并且涉及到多种中间体的形成，需要消耗更多的能量来克服反应势垒，从而导致较高的过电位，引起巨大的能耗，严重限制了该技术的进一步发展。因此，急需探索先进的OER电催化剂用于提高水电解槽的能量转换效率。贵金属Ru/Ir基电催化剂被认为是公认的OER催化剂，但由于贵金属在地球上的资源匮乏和高成本等缺陷严重限制了其进一步应用。为了解决这些问题，设计高活性、低成本、高稳定性的OER催化剂是大规模制氢的关键。[0003]过渡金属化合物因其低成本、高性能和结构可调等特点被认为是最有潜力替代贵金属催化剂的材料之一。采用过渡金属基电催化剂降低催化剂的成本的同时提高催化剂的性能，降低在电解水过程中氧析出反应的过电势和促进反应动力学，加快阴极产氢的速率，促进氢经济的发展。因此，制备高性能过渡金属基氧析出催化剂，降低OER的过电位，并评价电极性能具有重要意义。[0004]过渡金属氢氧化物有较高的稳定性，但是导电性及本征反应活性不足，过渡金属硫族化合物由于具有较高的本征反应活性及优良电导率，但其稳定性不足。因此，通过一种温和、简便的方法将