本发明专利技术公开了一种非贵金属高活性高稳定性且形貌可控的析氧催化剂CuNiS2，并公开了其制备方法和应用。本发明专利技术利用高温热注射的方法制备催化剂，操作简单，可以达到纳米颗粒形貌可控合成的目的。本发明专利技术在合成CuS纳米六边形的基础上，在体系中加入镍源，从而合成了具有不规则边缘结构的纳米片CuNiS2，使该催化剂体系的相对比表面积增大，特殊的无规则的边缘结构使得该析氧材料具有大量的活性位点，金属镍具有很好的导电性，增大整个体系的电导性，提高了电子传输的动力学速率,增大了材料的活性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种化学析氧催化剂及其制备方法，特别是一种非贵金属CuNiS2。
技术介绍
经济的快速发展激发人们去探索可逆的能源转换和存储体系，像锌空电池、可再生燃料电池已经被做了大量的研究。目前国内工业水电解槽的工作电压一般在2.1?2.4V之间，国外一些新型的电解槽的槽压也在1.9?2.1V之间，远远高于水的理论分解电压1.229V，电解效率很低。据测算，目前国内现在使用的水电解槽的槽压如果能够降低0.2V左右，每年可以节约的电能价值超过10亿元。基于以上原因，人们一直在探索一种催化剂可以降低水分解的过电位，提高反应动力学，提升OER(氧气析出反应)的活性。最早年，人们常用的都是Pt、Pd、Ir等贵金属，但是这些贵金属本身价格昂贵、地壳含量低，这些因素都限制了贵金属及贵金属氧化物的大规模工业化使用。硫化镍的合成曾引起人们的广泛关注，因为硫化镍体系具有很多不同的相态:Ni3+xS2，b-Ni3S2，a-NiS，b_NiS，Ni3S4, NiS2，而且NiS体系也具有十分广泛的用处，金属Ni具3d轨道，具有大量的单电子和空穴轨道金属Ni的引入使得催化剂的OER性能及稳定性得到大幅度的提升。纳米材料的性质很大程度上受到材料大小、形貌、尺寸的影响，所以纳米材料的可控合成一直是我们研究的重点。
技术实现思路
为了解决现有技术中，催化剂成本高昂，催化效率低等问题。本专利技术公开了一种非贵金属、高活性、高稳定性且形貌可控的析氧催化剂CuNiS2以及其制备方法和应用。为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案为:本专利技术提供了一种具有高稳定性且形貌可控的析氧催化剂及其制备方法和应用，所述析氧催化剂为CuNiS2，具有大量的活性位点和较大的相对比表面积。本实验所合成的纳米(^附^具有不规则的边缘结构，这种特殊的纳米形貌导致该材料存在大量的活性位点，且该材料具有较大的相对比表面积，使得OER(氧析出反应)性能大幅度提升。其制备方法如下:I)将0.1026g升华硫，4ml十八烯混合于50mL的四口烧瓶A中，在氮气保护下，搅拌溶解，加热到110°C出去反应体系中的氧气和少量低沸点溶剂。2)将0.0495g氯化亚铜，0.1188g氯化镍，1.2073g十六胺，1ml十八烯混合与50ml的四口瓶B中，在氮气保护下，将温度升高到110°C反应I小时，除去体系中的氧气和少量低沸点溶剂，然后将温度升高到180°C，立即用1mL的一次性注射器快速将A瓶中的溶液注射到B瓶中，此过程中一直保持匀速的搅拌，不改变搅拌速度，反应5分钟后，将温度降低到70°C加入3ml油酸，降温到50°C，加入5ml的三氯甲烷，关闭电源。3)冷却到室温后，将所有的溶液转移到6支1ml的离心管中，超声5min后，加入乙醇6000rpm/min离心6min，取固体。相同的方法再离心3_5次，在30°C烘箱中干燥。所述CuNiS2^金为边缘不规则的片状结构，在氧气析出反应中使用以下步骤:用上述制备方法制得最终广品后:I)将得到的产物称取5mg，再称取等质量的碳粉，放入5ml的石油醚超声3小时负载碳，最后放入烘箱中将石油醚烘干。2)将步骤I)得到的产物称取3mg加入1.47ml的N，N 二甲基甲酰胺和30微升的naf1n(全氟磺酸-聚四氟乙烯共聚物)，超声I小时混合均匀制备成电极溶液备用；3)将步骤2)得到的电极溶液涂吸取7微升在玻碳电极上作为工作电极、以铂为对电极、以Ag/AgCl为参比电极组成三电极体系插入到pH = 13的KOH溶液中进行氧气析出反应。本专利技术的有益效果为1、由本专利技术提供的方法合成的具有高稳定性的析氧催化剂CuNiS2，可以对纳米颗粒的形貌、大小和尺寸进行可控合成，通过分析得到所需的形貌及析氧性质。2、由于本专利技术具有独特的结构，纳米片边缘具有不规则的结构(如图2右所示)，这种特殊的结构决定了该析氧催化剂具有大量的活性位点且具有比较大的有效比表面积，相对于CuS金属Ni的引入使得3d轨道以及自由电子增多，增大了催化剂体系的导电性，电阻变小，这些因素使得本专利技术具有良好的氧气析出催化性能。(如图3所示)3、本专利技术具有很好的稳定性，至少可以稳定48个小时。(如图5所示)【附图说明】下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步详细的说明。图1为本专利技术非贵金属高活性高稳定性且形貌可控的析氧催化剂CuNiSj^ XRD。图2为本专利技术非贵金属高活性高稳定性且形貌可控的析氧催化剂CuNiS2的高倍和低倍扫描电子显微镜以及其傅里叶图。图3为本专利技术非贵金属高活性高稳定性且形貌可控的析氧催化剂CuNiS2的氧气的氧化和还原图。图4为本发非贵金属高活性高稳定性且形貌可控的析氧催化剂(:11附52在0.5mol/L硫酸溶液的极化曲线图(左)及其相应的tafel (塔菲儿)图(右)。图5为非贵金属高活性析氧催化剂CuNiSjt为催化剂促进氧气析出反应的稳定性图。图6为和别的材料作对比的参数值总结。【具体实施方式】实施例:实验过程中使用的水均为电导率为18.25ΜΩ的超纯水，实验所用的试剂均为分析纯。使用的仪器和试剂:CHI660E电化学工作站(上海辰华仪器公司)用于循环伏安法实验；优普特实验室超纯水器(成都超纯科技有限公司)用于制备超纯水；电子天平(上海铂勒机电设备有限公司)用于称量药品；D/max-2400(日本理学公司，Rigaku)进行X射线衍射表征JSM —6701F冷场发射型扫描电镜(日本电子株式会社)用于析氢催化的形貌表征；显微激光拉曼光谱仪(法国Jobin-Yvon)用当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种析氧催化剂,主要用于氧气析出反应，其特征在于,主要成分为CuNiS2。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：席聘贤，安丽，殷杰，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62
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