一种高催化活性和稳定性的马基诺矿硫化物电催化剂及其制备方法与在电解水中的应用技术

本发明专利技术提供了一种高催化活性和稳定性的马基诺矿硫化物电催化剂及其制备方法与在电解水中的应用。本发明专利技术的硫化物电催化剂是首先通过在泡沫镍表面进行电沉积氧化锌纳米棒，其次在纳米棒上电沉积钴纳米层，然后通过在强碱性溶液中刻蚀氧化锌纳米棒形成钴纳米管，后浸泡在含铁的溶液中吸附足量的铁离子于表面，洗涤干燥后，最后浸泡于有机硫化合物中吸附足量的巯基在管式炉中于惰性气体的保护下进行煅烧得到。本发明专利技术的合成方法条件温和，工艺简单，对设备要求低；所得的材料用于水分解反应，具有超低的过电位和超高的稳定性等电化学性能。有超低的过电位和超高的稳定性等电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高催化活性和稳定性的马基诺矿硫化物电催化剂及其制备方法与在电解水中的应用


[0001]本专利技术涉及一种高催化活性和稳定性的马基诺矿硫化物电催化剂及其制备方法与在电解水中的应用，属于电化学


技术介绍

[0002]化石能源的快速消耗和环境污染的加剧，使寻找新型的清洁能源迫在眉睫。在各种清洁能源的生产方式中，利用可再生能源电解水产氢的方法因其生产的氢气纯度高、环境友好等优点而受到广泛关注。然而，电解水过程中阳极析氧反应(OER)由于涉及到需要较高能量势垒的四电子转移过程，促使该过程的发生需要较大的能量，因此大规模的工业化产氢会受到极大的限制。目前，普遍采用的解决方法是制备高效的催化剂来促进析氧过程的进行。例如，贵金属氧化物(铱、钌氧化物)被认为是OER的基准催化剂，但其丰度低、成本高，会限制其大规模商业化应用。因此，开发具有与贵金属基催化剂相当的电催化活性，并且在地球上含量丰富，低成本、高效率的非贵金属OER电催化剂是非常必要的。
[0003]过渡金属化合物(氧化物、硫属化合物、碳化物、氮化物和磷化物等)作为一种低成本、高效的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高催化活性和稳定性的马基诺矿硫化物电催化剂的制备方法，包括步骤如下：(1)在泡沫镍表面通过电沉积制备氧化锌纳米棒，经洗涤、干燥得到氧化锌纳米棒前驱体；在所得氧化锌纳米棒前驱体表面通过电沉积制备钴纳米层，经洗涤、干燥后在强碱性溶液中进行刻蚀，经洗涤、干燥得到钴纳米管前驱体；(2)将步骤(1)所得钴纳米管前驱体在铁盐溶液中浸泡，经洗涤、干燥后置于有机硫化合物溶液中浸泡，经洗涤、干燥，进行煅烧，得到高催化活性和稳定性的马基诺矿硫化物电催化剂。2.根据权利要求1所述的马基诺矿硫化物电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述泡沫镍的孔径为0.01～5mm，厚度为0.02～30mm；所述泡沫镍使用前经预处理，所述预处理步骤为：将泡沫镍依次使用丙酮、盐酸、去离子水、乙醇分别超声清洗30min，以去除表面的有机污染物以及表面的氧化物，然后在20～100℃下真空干燥0.5～60h；优选的，所述真空干燥温度为60℃，真空干燥时间为24h。3.根据权利要求1所述的马基诺矿硫化物电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，在泡沫镍表面通过电沉积制备氧化锌纳米棒的方法为恒流电沉积法，电沉积步骤为：以泡沫镍为工作电极，铂片为对电极，银/氯化银电极为参比电极，以Zn(NO3)2和NH4NO3的混合溶液为电沉积溶液I，在恒电流密度为0.1～8mA/cm2，电沉积温度为20～100℃条件下进行电沉积；优选的，所述电沉积溶液I中Zn(NO3)2的浓度为0.001～0.1mol/L，进一步优选为0.005～0.02mol/L；电沉积溶液I中Zn(NO3)2和NH4NO3的摩尔比为1:5；优选的，电沉积的恒电流密度为1～3mA/cm2，电沉积温度为70～90℃；电沉积时间为30～120min。4.根据权利要求1所述的马基诺矿硫化物电催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，氧化锌纳米棒前驱体表面通过电沉积制备钴纳米层的方法为恒流电沉积法，电沉积步骤为：以氧化锌纳米棒前驱体为工作电极，铂片为对电极，银/氯化银电极为参比电极，以CoSO4和C6H5Na3O7的混合溶液为电沉积溶液II，在恒电流密度为0.1～5mA/cm2，电沉积温度为20～60℃条件下进行电沉积；优选的，电沉积溶液II中CoSO4的浓度为0.001～0.1mol/L，进一步优选为0.005～0.02mol/L；电沉积溶液II中CoSO4和C6H5Na3O7的摩尔比为1:1；优选的，电沉积的恒电流密度为0.5～2mA/cm2，电沉积温度为20～4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建军，黄远，蒋立文，桑元华，王书华，刘宏，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：