一种三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料、制备方法及其应用.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CN107213908A(43)申请公布日2017.09.29(21)申请号201710535497.0(22)申请日2017.07.04(71)申请人安徽师范大学地址241000安徽省芜湖市弋江区花津南路安徽师范大学(72)发明人王伟智汪欣欣徐雅飞(74)专利代理机构芜湖安汇知识产权代理有限公司34107代理人任晨晨(51)Int.Cl.B01J27/043(2006.01)B01J35/10(2006.01)C25B1/04(2006.01)C25B11/06(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料、制备方法及其应用(57)摘要本发明提供了一种三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料、制备方法及其应用，与现有技术相比，本发明通过水热法制备三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料，合成工艺成熟稳定，操作简单，受环境影响小，易于控制，且产率高。所合成的三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料为一维空心管状比表面积大，而且Co4S3纳米管是直接生长在导电性良好的泡沫镍基底上，因此产品具有良好的析氢反应电催化活性。相比其他负载贵金属元素的电催化剂，本发明将过渡金属与泡沫镍有效结合作为析氢反应电催化剂，原材料来源丰富，价格便宜，大大降低了析氢反应电催化剂的成本。CN107213908ACN107213908A权利要求书1/1页1.一种三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)将钴源和尿素溶解于去离子水中，得到的混合溶液置于反应釜中，放入泡沫镍，加热反应；2)反应结束，取出泡沫镍，干燥，得到泡沫镍负载钴前驱体的产物：Co前驱体@泡沫镍复合阵列材料；3)将步骤2)得到的负载钴前驱体的产物的泡沫镍置于N，N-二甲基甲酰胺和硫氢基乙酸混合溶液中，然后置于反应釜中加热反应；4)反应结束，冷却至室温，取出泡沫镍，洗涤、干燥，即得三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料。2.根据权利要求1所述的三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述钴源和尿素的摩尔比为2～3：10～15。3.根据权利要求1或2所述的三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料的制备方法，其特征在于，所述钴源与去离子水的用量比为2～3mmol:30～40ml。4.根据权利要求1-3任一项所述的三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料的制备方法，其特征在于，步骤1)所述钴源选自六水合氯化钴或六水合硝酸钴。5.根据权利要求1所述的三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述加热反应是指：90～120℃下加热反应8～10h。6.根据权利要求1所述的三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述N，N-二甲基甲酰胺和硫氢基乙酸体积比为300-400:0.08-0.12。7.根据权利要求1所述的三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料的制备方法，其特征在于，步骤3)中所述加热反应是指：180～200℃下加热反应8～10h。8.根据权利要求1所述的三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料的制备方法，其特征在于，步骤4)中所述干燥是指在真空干燥箱中，60-80℃下干燥6-10h。9.一种采用权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料。10.一种权利要求9所述的三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料作为电催化剂，用于电分解水析氢反应。2CN107213908A说明书1/5页一种三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料、制备方法及其应用技术领域[0001]本发明属于材料制备领域，具体涉及一种三硫化四钴纳米空心管@泡沫镍复合阵列材料、制备方法及其应用，作为电分解水析氢反应催化剂。背景技术[0002]全球对能源危机关注的日益增加，以及环境污染问题引发了关于开发可再生的、无碳能源的迫切需求。氢气，由于其具有清洁、高效和可再生的特点，被认为是一种极具潜力的替代化石燃料的清洁能源。[0003]利用电分解水制氢，可在阴极得到纯净的氢气，制备条件相对温和，地球上丰富的水资源，在一定程度上降低了成本。因此，电分解水制备氢气将成为未来制氢工业的核心技术，具有很高的社会效益和经济效益。电分解水过程在阴极发生析氢反应(HER)实际所需电位要大于理论析氢反应电位，即存在过电位。反应的过电位越高，电能损耗越大。[0004]因此，电分解水制氢的实际应用需要高效的电催化剂以降低析氢反应(HER)的过电位，同时获得高的电流密度。对于HER过程，Pt族贵金属具有最佳的电催化析氢活性，但Pt族贵金属在地