一种低温熔融盐合成过渡金属硫化物析氢催化剂的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111111705A(43)申请公布日2020.05.08(21)申请号202010098520.6(22)申请日2020.02.18(71)申请人西北工业大学地址710072陕西省西安市友谊西路127号(72)发明人杜洪方黄维艾伟何松王珂刘骞驰(74)专利代理机构西北工业大学专利中心61204代理人王鲜凯(51)Int.Cl.B01J27/051(2006.01)B01J27/049(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称一种低温熔融盐合成过渡金属硫化物析氢催化剂的方法(57)摘要本发明涉及一种低温熔融盐合成过渡金属硫化物析氢催化剂的方法，利用低温熔盐一步硫化过渡金属源，制备过渡金属硫化物析氢催化剂。将硫氰酸盐与过渡金源均匀混合得到前躯体，之后装入容器，在马弗炉中加热反应，结束后经水洗即可得到过渡金属硫化物。未反应的硫氰酸盐重结晶回收利用，降低生产成本。本发明所涉及的原料价格低廉，合成温度低，无需高压、惰性气氛等苛刻条件，设备需求简单。硫氰酸盐既作为熔融盐充当反应介质，又为硫化物的形成提供硫源，因此在材料合成中无需外加硫源。本发明显著精简了过渡金属硫化物析氢催化剂的制备工艺流程，提升了过渡金属硫化物材料的制备效率，有利于工业化生产与应用。CN111111705ACN111111705A权利要求书1/1页1.一种低温熔融盐合成过渡金属硫化物析氢催化剂的方法，其特征在于步骤如下：步骤1、混合粉料：将硫氰酸盐与过渡金属源混合得到前驱体；所述过渡金属源与硫氰酸盐的质量比为1～40:200；步骤2、过渡金属硫化物材料的合成：将前驱体置于容器中，容器放入到马弗炉中进行熔融反应；反应条件：大气环境下以1～20℃/min的速率将马弗炉升温到175～500℃，反应0.5～24h；步骤3：将反应后的产物用去离子水清洗过滤后干燥，得到过渡金属硫化物析氢催化剂。2.根据权利要求1所述过低温熔融盐合成过渡金属硫化物析氢催化剂的方法，其特征在于：所述硫氰酸盐为氰酸钾、硫氰酸钠或硫氰酸铵。3.根据权利要求1所述低温熔融盐合成过渡金属硫化物析氢催化剂的方法，其特征在于：所述过渡金属源取自钼酸钠、钼酸铵、钨酸钠、硝酸钴、醋酸钴、硫酸钴、硝酸镍、硫酸镍、氯化镍、醋酸镍、硝酸铁、氧化钼、氧化镍、镍网中的一种或多种。2CN111111705A说明书1/4页一种低温熔融盐合成过渡金属硫化物析氢催化剂的方法技术领域[0001]本发明属于催化剂材料领域，涉及一种过低温熔融盐合成过渡金属硫化物析氢催化剂的方法。背景技术[0002]随着全球经济的迅速发展，人类对能源的需求与日俱增。储量有限的化石燃料是目前主要的能源支柱，对可持续发展造成了巨大的能源危机。同时，过度依赖化石能源也带来了严重的环境问题。以清洁能源取代传统化石能源具有重大的应用潜力。氢气是一种高效能源载体，其燃烧产物只有水，具有极高的热值，不会对环境造成污染。因此，绿色环保的氢能源备受关注。氢气的生产是氢能规模化运用的基础。目前工业上主要依赖化石燃料生产氢气，是一种非可持续的制氢手段，且加剧了化石燃料的消耗和环境污染。电解水是通过消耗可再生的电能和丰富的水资源制备氢气，其具有电力运输便捷，设备需求低，不受地理条件限制等优点，是一种极具发展潜力的制氢方法。在电解水制氢中，为了降低电能的损耗，需引入高效的催化剂提高制氢效率，降低氢气生产成本。以铂为代表的贵金属材料具有优异的电化学析氢催化性能，但其价格昂贵，难以大规模应用。随后发展了一系列非贵金属材料作为析氢催化剂。其中，过渡金属的硫化物，如硫化钼，硫化钴，硫化镍等材料，具有价格低廉、稳定性好、催化活性高的特点，是最具应用前景的析氢催化剂。[0003]过渡金属硫化物的合成方法很多，但所合成的材料无法满足析氢催化剂的要求，主要表现在材料的宏量制备困难和催化活性偏低，这主要受限于材料合成方法。通过水热法可以合成过渡金属硫化物，如专利1“吴则星，宋敏等，过渡金属硫化物纳米球的制备及应用[P]，申请号201910208038.0”将过渡金属盐和硫源混合在水和乙醇中，经水热反应制得过渡金属硫化物析氢催化剂。但该方法涉及高压过程，存在安全隐患，且产量低，无法满足大规模应用需求。化学气相沉积法也可用于制备过渡金属硫化物析氢催化剂。如专利2“张艳锋，郇亚欢等，制备垂直过渡金属硫化物纳米片阵列的方法及电催化析氢催化剂[P]，申请号201810117506.9”将单质硫和过渡金属的氯化物分别加热至不同温度，在基底上制得垂直的过渡金属硫化物析氢催化剂。但该方法产量较低，且需在高温下进行，导致催化剂缺陷位点少，催化活性低。基于高温固相反应可以大规模制备过渡金属硫化物，该方法的缺点在于能耗高