一种超薄纳米片状钒掺杂硫化镍纳米粉体的制备及电催化氮还原应用.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CN110124694A(43)申请公布日2019.08.16(21)申请号201910483380.1(22)申请日2019.06.04(71)申请人济南大学地址250022山东省济南市市中区南辛庄西路336号(72)发明人孙旭郭成英高令峰马晓晶李石晶于笑妍阴世新魏琴(74)专利代理机构济南誉丰专利代理事务所(普通合伙企业)37240代理人李茜(51)Int.Cl.B01J27/043(2006.01)C25B1/00(2006.01)C25B11/06(2006.01)C25B11/12(2006.01)权利要求书1页说明书9页(54)发明名称一种超薄纳米片状钒掺杂硫化镍纳米粉体的制备及电催化氮还原应用(57)摘要本发明提供了一种超薄纳米片状钒掺杂硫化镍纳米粉体的制备方法及其电催化氮还原应用。首先，在反应溶液中加入钒源、镍源制得预反应液，加热预反应液反应一定时间，冷却、洗涤、离心、真空干燥收集得到钒镍前驱物纳米粉体；然后，将钒镍前驱物纳米粉体进行溶剂热法进行硫化反应，得到钒掺杂硫化镍中间体纳米粉体；最后，将钒掺杂硫化镍中间体纳米粉体置于管式炉中在惰性气体保护下进行退火处理，得到超薄纳米片状钒掺杂硫化镍纳米粉体。超薄钒掺杂硫化镍在电催化氮还原（NRR）领域表现出优异的催化性，-0.2V（相对标准氢电极）下氨产率高达到–1–163.2µghmgcat.，法拉第效率达到8.3%。CN110124694ACN110124694A权利要求书1/1页1.一种超薄纳米片状钒掺杂硫化镍纳米粉体的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：（1）在反应溶液中加入钒、镍源试剂制得预反应液，加热预反应液一定时间后，自然冷却，离心、洗涤、收集黑色固体，真空干燥得到钒镍前驱物纳米粉体；（2）以无水乙醇作为溶剂，依次加入钒镍前驱物纳米粉体以及硫源试剂制得反应溶液，加热反应溶液一段时间，自然冷却、洗涤收集，真空干燥得到钒掺杂硫化镍中间体纳米粉体；（3）将钒掺杂硫化镍中间体置于管式炉中，一定温度进行退火处理，最终得到超薄纳米片状钒掺杂硫化镍纳米粉体。2.根据权利要求1所述的一种超薄纳米片状钒掺杂硫化镍纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，反应溶液为碳酸钠与尿素的水溶液，碳酸钠与尿素的浓度分别为：0.03mol/L~0.04mol/L，0.2~1.7mmol/L，其中碳酸钠与尿素的摩尔比为1~3:50~150。3.根据权利要求1所述的一种超薄纳米片状钒掺杂硫化镍纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，钒源试剂为偏钒酸钠、原钒酸钠、偏矾酸铵、乙酰丙酮氧钒、焦钒酸钠、偏矾酸钾其中一种或几种的组合，钒源溶液的浓度为：0.004~0.01mol/L；镍源为乙酰丙酮镍、六水合硫酸镍、六水合氯化镍、乙酸镍、六水合硝酸镍其中一种或几种的组合，镍源溶液的浓度为：0.008~0.10mol/L；钒源与镍源的摩尔比为1~5:10~20。4.根据权利要求1所述的一种超薄纳米片状钒掺杂硫化镍纳米粉体的制备方法，其特oCo征在于，所述步骤（1）中，钒镍预反应液反应温度为：130~160C，反应时间为：16~32h。5.根据权利要求1所述的一种超薄纳米片状钒掺杂硫化镍纳米粉体的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，硫源试剂为硫代乙酰胺、硫化钠、硫氰酸钾、硫脲中一种或几种的组合，钒镍前驱物与硫源试剂的质量比为1~2:3~6。6.根据权利要求1所述的一种超薄纳米片状钒掺杂硫化镍纳米粉体的制备方法，其特oCo征在于，所述步骤（2）中，反应温度为：170~200C，反应时间为：8~15h。7.根据权利要求1所述的一种超薄纳米片状钒掺杂硫化镍纳米粉体的制备方法，其特oo征在于，所述步骤（3）中，惰性气体为：氮气、氩气，退火温度为：200C~400C，退火时间为：1~3h。8.一种超薄纳米片状钒掺杂硫化镍纳米粉体的制备及电催化制氨应用，其特征在于，采用三电极系统进行测试，在电化学工作站上进行电催化氮还原性能测试，以涂有超薄纳米片状钒掺杂硫化镍纳米粉体的碳纸为工作电极，以碳棒为对电极，以Ag/AgCl电极为参比电极；以0.1mol/L盐酸溶液为电解液；以H型玻璃电解槽为电解反应装置。2CN110124694A说明书1/9页一种超薄纳米片状钒掺杂硫化镍纳米粉体的制备及电催化氮还原应用技术领域[0001]本发明涉及无机纳米粉体的制备及电催化氮还原应用领域，具体涉及一种基于水热法制备超薄纳米片状钒掺杂硫化镍纳米粉体的方法及其在电催化氮还原领域的应用。背景技术[0002]随着当今世界人口数量的急剧增长，全世界对化学肥料的需求与日俱增。此外，目前可供给使用的能源以化石燃料为主，化石燃料的有限性以及环境污染性使人类的进一