一种Ni2S3-Co9S8复合材料析氢催化剂和制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种Ni2S3‑

【技术实现步骤摘要】
一种Ni2S3‑
Co9S8复合材料析氢催化剂和制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及催化剂领域，尤其涉及一种Ni2S3‑
Co9S8复合材料析氢催化剂和制备方法及应用。

技术介绍

[0002]随着工业的快速发展与人口数量的急剧增长，对资源的需求量日益增大，目前氢气是一种较优的清洁能源，相对于风能、潮汐能、核能等新能源，其制备方法相对简单，且能源燃烧后的产物是水，不产生副产物，符合绿色环保理念。电解水析氢是新一代制备氢染料的重要方法，电流通过水时，在阴极发生还原反应生成氢气，在阳极则发生氧化反应形成氧气，该过程能耗较少、成本较低。
[0003]析氢反应需要消耗大量的电能，为了促使水分解反应更加节能高效，从节能的角度降低析氢反应所需的过电势，普遍采用Pt基析氢催化剂提高析氢效率。目前由于Pt元素的含量较少且价格昂贵限制了其应用，难以降低生产成本，无法大规模生产。寻求价格低廉、制造简单且析氢性能优越的析氢催化剂仍然是电解水研究领域的热点问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种Ni2S3‑
Co9S8复合材料析氢催化剂和制备方法及应用，以解决析氢催化剂原料价格昂贵、析氢性能不足的技术问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例目的之一提供了一种Ni2S3‑
Co9S8复合材料析氢催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1、将镍源、硫源和钴源分散于有机溶液中，制得前驱体溶液；
[0007]S2、将所述前驱体溶液经水热反应，过滤、洗涤和烘干后制得前驱体粉末；
[0008]S3、将前驱体粉末置于惰性气氛条件下，煅烧后即得层状Ni2S3‑
Co9S8复合材料析氢催化剂。
[0009]通过采用上述方案，采用镍源、硫源和钴源预先合成形状均匀规律、线条排列平整且表面光滑的前驱体粉末，经过煅烧处理过程中，在材料的表面高温脱去
‑
OH，并形成了多孔结构，使得材料的表面由光滑变得粗糙，使产物在析氢反应的过程中多孔表面成为H2的生成中心，同时多孔结构有利于加速表面气泡的脱附，加快析氢速率，材料的稳定性好，耐久性能提高；同时该原材料价格低廉、简单易得，制备步骤和条件简单，适合产业的大规模生产，节约经济成本。
[0010]作为优选方案，在所述S2中，所述水热反应的温度为180℃
‑
220℃，恒温保持15h
‑
20h；在所述S3中，按照1℃/min
‑
2℃/min的升温速率升至煅烧温度，所述煅烧温度为400℃
‑
500℃，恒温保持1h
‑
3h。
[0011]通过采用上述方案，前驱体溶液在水热反应的温度条件下经过长时间的反应，生成具有线条状堆叠成花形形貌的前驱体粉末，该前驱体粉末的结构复合紧密、分布均匀规律，且表面光滑，经过煅烧温度条件进行脱
‑
OH处理后，产物的总体形貌基本保持一致，具备
较高的结构稳定性，表面产品循环性能优越，表面生成的多孔结构有助于析氢速率的加快。
[0012]作为优选方案，在所述S1中，所述镍源和钴源的物质的量比值为(1
‑
3)：(1
‑
2)。
[0013]作为优选方案，在所述S1中，所述镍源为Ni(NO3)2·
6H2O、NiCl2·
6H2O和醋酸镍中的一种，所述硫源为硫脲、硫代乙酰胺和Na2S
·
9H2O中的一种，所述钴源为Co(NO3)2·
6H2O、CoCl2
·
6H2O和醋酸钴中的一种。
[0014]作为优选方案，在所述S1中，所述有机溶液为乙醇溶液、正丙醇溶液、异丙醇溶液和乙二醇溶液中的一种。
[0015]作为优选方案，在所述S1中，所述镍源为Ni(NO3)2·
6H2O，所述硫源为硫脲，所述钴源为Co(NO3)2·
6H2O；在所述S2中，所述有机溶液由乙醇和去离子水按体积比为1：2的比例混合制成乙醇溶液。
[0016]作为优选方案，在所述S3中，所述惰性气氛为氮气、氦气和氩气中的一种。
[0017]作为优选方案，在所述S1中，所述前驱体溶液的浓度为2mol/L
‑
4mol/L。
[0018]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例目的之二提供了一种Ni2S3‑
Co9S8复合材料析氢催化剂，采用上述一种Ni2S3‑
Co9S8复合材料析氢催化剂的制备方法制备而成。
[0019]为了解决上述技术问题，本专利技术实施例目的之三提供了一种Ni2S3‑
Co9S8复合材料析氢催化剂的应用，采用上述一种Ni2S3‑
Co9S8复合材料析氢催化剂，所述析氢催化剂用于电解水领域。
[0020]相比于现有技术，本专利技术实施例具有如下有益效果：
[0021]1、采用镍源、硫源和钴源预先合成表面光滑的前驱体粉末，经过煅烧处理过程中，在材料的表面高温脱去
‑
OH，并形成了多孔结构，提高催化活性，有助于加快析氢速率。
[0022]2、该原材料价格低廉、简单易得，制备步骤和条件简单，适合产业的大规模生产，节约经济成本。
[0023]3、前驱体溶液在水热反应的温度条件下生成结构复合紧密、分布均匀规律且表面光滑的前驱体粉末，经过煅烧温度条件进行脱
‑
OH处理后，产物的总体形貌基本保持一致，具备较高的结构稳定性，表明产品循环性能优越，耐久性能提高。
附图说明
[0024]图1：为本专利技术实施例2中一种Ni2S3‑
Co9S8复合材料析氢催化剂的未煅烧前驱体粉末测得的SEM形貌照片(注：A
‑
10μm放大倍数；B
‑
300nm放大倍数)；
[0025]图2：为本专利技术实施例2中一种Ni2S3‑
Co9S8复合材料析氢催化剂的最终产物在10μm放大倍数测得的SEM形貌照片(注：A
‑
10μm放大倍数；B
‑
300nm放大倍数)；
[0026]图3：为本专利技术实施例2中一种Ni2S3‑
Co9S8复合材料析氢催化剂的最终产物的TEM形貌照片；
[0027]图4：为本专利技术实施例2中一种Ni2S3‑
Co9S8复合材料析氢催化剂的最终产物含Co元素的电镜能谱分析(EDS)检测结果；
[0028]图5：为本专利技术实施例2中一种Ni2S3‑
Co9S8复合材料析氢催化剂的最终产物含Ni元素的电镜能谱分析(EDS)检测结果；
[0029]图6：为本专利技术实施例1
‑
6中一种Ni2S3‑
Co9S8复合材料析氢催化剂的最终产物和Pt/C析氢催化剂测得的线性扫描伏安图；
[0030]图7：为本专利技术实施例2中一种Ni2S3‑
Co9S8复合材料析本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Ni2S3‑
Co9S8复合材料析氢催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将镍源、硫源和钴源分散于有机溶液中，制得前驱体溶液；S2、将所述前驱体溶液经水热反应，过滤、洗涤和烘干后制得前驱体粉末；S3、将前驱体粉末置于惰性气氛条件下，煅烧后即得层状Ni2S3‑
Co9S8复合材料析氢催化剂。2.如权利要求1所述的一种Ni2S3‑
Co9S8复合材料析氢催化剂的制备方法，其特征在于，在所述S2中，所述水热反应的温度为180℃
‑
220℃，恒温保持15h
‑
20h；在所述S3中，按照1℃/min
‑
2℃/min的升温速率升至煅烧温度，所述煅烧温度为400℃
‑
500℃，恒温保持1h
‑
3h。3.如权利要求1所述的一种Ni2S3‑
Co9S8复合材料析氢催化剂的制备方法，其特征在于，在所述S1中，所述镍源和钴源的物质的量比值为(1
‑
3)：(1
‑
2)。4.如权利要求1所述的一种Ni2S3‑
Co9S8复合材料析氢催化剂的制备方法，其特征在于，在所述S1中，所述镍源为Ni(NO3)2·
6H2O、NiCl2·
6H2O和醋酸镍中的一种，所述硫源为硫脲、硫代乙酰胺和Na2S
·
9H2O中的一种，所述钴源为Co(NO3)2·

【专利技术属性】
技术研发人员：李烁烁，洪威，潘永恒，李俊超，卢必娟，游智勇，
申请(专利权)人：广州发展新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：