The invention belongs to the field of electrochemical materials, and discloses a sulfur-nitrogen co-doped graphene supported cobalt-nickel sulfide catalytic material, its preparation and application. The metal cobalt source, nickel source and thiourea were dissolved in the solvent, stirred and mixed by ultrasonic agitation, then dripped with ammonia, stirred and mixed, then added graphene oxide, mixed by ultrasonic agitation, hydrothermal treatment, centrifugal washing, freeze-drying, graphene supported cobalt-nickel sulfide composite was obtained, and then calcined in nitrogen atmosphere. The sulfur-nitrogen co-doped graphene supported cobalt-nickel sulfide catalytic material was prepared by further reducing graphene oxide after firing. The preparation method of the invention is simple, low cost, low energy consumption and environment friendly, and the product has good conductivity and electrochemical catalytic performance, which is suitable for the practical application of cathode and anode catalytic materials for water cracking.
【技术实现步骤摘要】
一种硫氮共掺杂石墨烯负载硫化钴镍催化材料及制备与应用
本专利技术属于电化学材料领域,具体涉及一种硫氮共掺杂石墨烯负载硫化钴镍催化材料及制备与应用。
技术介绍
当前社会的发展对化石燃料的高度依赖致使我们的经济极易受化石燃料价格波动的影响;此外,化石燃料的过度使用加剧了环境污染和温室效应。因此,开发一种清洁、可再生、环境友好、无污染的替代能源已迫在眉睫。以石油、煤炭、天然气为代表的一次能源最终将被太阳能、风能、海洋能和生物质能等清洁可再生能源所取代。对比各种可替代能源,氢能作为一种全天候的资源可通过电解水制取。而地球上的水资源极其丰富,可谓取之不尽,用之不竭,以水制氢有着无可比拟的巨大优势和广阔的应用前景。水电解由两个半反应组成,分别是氢析出反应(HER)和氧析出(OER)反应。最为广泛的电解水阴极制氢催化剂是铂系(Pt)贵金属单质,这是因为贵金属铂等元素在催化水电解时显示出较高的电子传输能力和较小的过电势以及比较适宜的氢原子吸附自由能。除Pt系列的贵金属元素以外,过渡金属原子由于其最外层电子层的d轨道易产生空穴,适合于氢原子的吸附过程。同时由于目前在固体聚合物电解槽中广泛采用的全氟磺酸膜(固体电解质)在水中会显示出强酸性(相当于10%质量分数的硫酸溶液),Pt族等在强酸性电解质中有较高的稳定性和催化活性的金属及其合金被广泛采用,但是我们需要注意到贵金属的产量稀少且价格昂贵,这直接导致生产出的氢气成本上升。而作为电催化分解水的半反应,发生在阳极的析氧催化过程涉及4个电子的转移,其较差的析氧动力学反应及较高的析氧过电位导致的水解制氢效率降低,并且贵金属析氧催化剂 ...
【技术保护点】
1.一种硫氮共掺杂石墨烯负载硫化钴镍催化材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:(1)将金属钴源、镍源和硫脲溶解在溶剂中,超声搅拌混合,随后滴加氨水,搅拌混合,得到均匀溶液;(2)将氧化石墨烯加入到步骤(1)中的均匀溶液中,超声搅拌混合后进行水热处理,再离心洗涤,冷冻干燥,得到石墨烯负载硫化钴镍复合材料;(3)将步骤(2)所得石墨烯负载硫化钴镍复合材料在氮气气氛下进行煅烧处理,进一步还原氧化石墨烯得到硫氮共掺杂石墨烯负载硫化钴镍催化材料。
【技术特征摘要】
1.一种硫氮共掺杂石墨烯负载硫化钴镍催化材料的制备方法,其特征在于包括以下步骤:(1)将金属钴源、镍源和硫脲溶解在溶剂中,超声搅拌混合,随后滴加氨水,搅拌混合,得到均匀溶液;(2)将氧化石墨烯加入到步骤(1)中的均匀溶液中,超声搅拌混合后进行水热处理,再离心洗涤,冷冻干燥,得到石墨烯负载硫化钴镍复合材料;(3)将步骤(2)所得石墨烯负载硫化钴镍复合材料在氮气气氛下进行煅烧处理,进一步还原氧化石墨烯得到硫氮共掺杂石墨烯负载硫化钴镍催化材料。2.根据权利要求1所述的一种硫氮共掺杂石墨烯负载硫化钴镍催化材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述钴源和镍源分别为乙酸钴和乙酸镍。3.根据权利要求1所述的一种硫氮共掺杂石墨烯负载硫化钴镍催化材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述溶剂为叔丁醇、水和无水乙醇中的至少一种。4.根据权利要求1所述的一种硫氮共掺杂石墨烯负载硫化钴镍催化材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述超声搅拌混合的时间为2~4h,所述滴加氨水搅拌混合的时间为1~2h;步骤(2)中所述超声搅拌混合的时间为1~2h。5.根据权利要求1所述的一种硫...
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