一种高熵金属硫化物NiMnCoCuCrS制造技术

本发明专利技术公开了一种高熵金属硫化物NiMnCoCuCrS

【技术实现步骤摘要】
一种高熵金属硫化物NiMnCoCuCrS
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的制备方法


[0001]本专利技术属于电催化材料及其制备
，具体涉及一种高熵金属硫化物NiMnCoCuCrS
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的制备方法。

技术介绍

[0002]电化学分解水已被证明是一种经济、清洁且高效的能量转换技术，在过去几十年中受到了极大的关注。但是，该技术的进一步发展受到析氧动力学缓慢的阻碍。因此，开发高效、耐用和低成本的电催化剂对于推广OER的工业化进程以及降低过电位，提高整体OER性能至关重要。最近，过渡金属硫化物(M
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)催化剂具有良好的导电性和潜在的电催化活性，已成解决该问题有希望的候选者。然而，过渡金属硫化物稳定性较差，包括热力学不稳定，结构变形，以及在高氧化电化学条件下催化剂从基材上脱离。此外，只有少数金属元素的一元、二元和三元M
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催化剂缺乏广泛的组成可调性。相比之下，具有多种金属元素的高熵金属硫化物(HEMS)可以根据Sabatier原理，通过调节组成，实现对反应中间体的最佳吸附，以进一步提高OER活性。
[0003]HEMS在硫化物结构中具有均匀混合的多金属元素(≥5)。得益于高熵本身稳定的相结构，HEMS有望具有良好的结构稳定性，可以潜在地提高OER稳定性。通过多金属元素协同调节催化剂
‑
吸附物相互作用以调节金属硫化物的电荷状态，有望提高催化活性。然而，以简单、高效方式制备HEMS对研究界来说仍然是一项艰巨的任务。迄今为止，由于加入其他元素的不混溶性限制，仅报道了一些二元和有限的三元M
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催化剂。
[0004]低共熔共溶剂(DESs)，是指由一定化学计量比的氢键受体(如季铵盐)和氢键供体(如酰胺、羧酸和多元醇等化合物)组合而成的两组分或多组分低共熔混合物，其凝固点显著低于各个组分纯物质的熔点。在材料合成中，DESs蒸气压低，允许反应在高温和环境压力下进行；高粘度和离子强度可用作结构导向剂，合成具有特殊形态和性能材料的软模板。迄今为止，没有将DESs用于具有多种金属元素的高熵金属硫化物(HEMS)的制备中的相关报道。

技术实现思路

[0005]基于现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种高熵金属硫化物NiMnCoCuCrS
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的制备方法，制备工艺简单，条件温和，制备成本低，可工业化生产，且对环境无污染。得到的NiMnCoCuCrS
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具有优异的电催化析氧性能。
[0006]本专利技术所提供的高熵金属硫化物NiMnCoCuCrS
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的制备方法，包括以下步骤：
[0007]1)将聚乙二醇与硫脲混合，加热，形成低共熔溶剂(DESs)；
[0008]2)向DESs中加入Ni盐、Mn盐、Co盐、Cu盐和Cr盐，加热，形成均一溶液；
[0009]3)将所得溶液转移至反应釜中，反应，得到高熵金属硫化物NiMnCouCrS
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。
[0010]上述方法步骤1)中，所述聚乙二醇具体可为聚乙二醇200、聚乙二醇300，聚乙二醇200或聚乙二醇300与硫脲的摩尔比可为2:1；
[0011]所述加热可通过40～120℃(具体可为60℃)油浴锅实现；
[0012]步骤2)中，所述Ni盐、Mn盐、Co盐、Cu盐和Cr盐以等摩尔数加入(以各自所含金属的摩尔数计)；所述摩尔数具体可为0～0.1mol(端点0不可取)，具体可为0.002mol，更具体可为0.001mol、0.002mol或0.003mol；
[0013]DESs与所述Ni盐、Mn盐、Co盐、Cu盐或Cr盐的配比可为：10～100mL：0～0.1mol(端点0不可取)，具体可为70mL：0～0.1mol(端点0不可取)，更具体可为70mL：0.002mol、70mL：0.002mol或70mL：0.003mol；
[0014]所述Ni盐、Mn盐、Co盐、Cu盐和Cr盐具体可为硝酸盐、卤化盐、醋酸盐、硫酸盐等，具体可为氯化盐；
[0015]所述Ni盐具体可为NiCl2·
6H2O，
[0016]所述Mn盐具体可为MnCl2·
4H2O，
[0017]所述Co盐具体可为CoCl2·
6H2O，
[0018]所述Cu盐具体可为CuCl2·
2H2O，
[0019]所述Cr盐具体可为CrCl3·
6H2O；
[0020]所述加热可通过40
‑
120℃(具体可为60℃)油浴锅实现；
[0021]步骤3)中，所述反应的温度可为150～300℃，具体可为180
‑
250℃，更具体可为240℃，时间可为2～48h，具体可为8
‑
32h、10
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24h，更具体可为12h。
[0022]所得高熵金属硫化物NiMnCoCuCrS
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为由纳米粒子组装而成的微球。
[0023]由上述方法制备得到的高熵金属硫化物NiMnCoCuCrS
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也属于本专利技术的保护范围。
[0024]上述高熵金属硫化物NiMnCoCuCrS
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作为析氧反应(OER)电催化剂的应用也属于本专利技术的保护范围。
[0025]本专利技术所述制备方法操作简单，制备成本低，易工业化生产，所得高熵金属硫化物NiMnCoCuCrS
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材料形貌规整，具有较好的晶型。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例1制备的高熵金属硫化物NiMnCoCuCrS
x
的SEM照片；
[0027]图2为本专利技术实施例1制备的高熵金属硫化物NiMnCoCuCrS
x
的XRD图谱；
[0028]图3为本专利技术实施例1～3制备的高熵金属硫化物NiMnCoCuCrS
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的OER曲线。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的范围。以下提供的实施例可作为本
普通技术人员进行进一步改进的指南，并不以任何方式构成对本专利技术的限制。
[0030]下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0031]实施例1
[0032]准确称取摩尔比2:1的聚乙二醇200和硫脲，在60℃油浴锅中形成低共熔溶剂(DESs)；取70mL的DESs，分别加入0.002mol的NiCl2·
6H2O、MnCl2·
4H2O、CoCl2·
6H2O、
CuCl2·
2H2O、CrCl3·
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高熵金属硫化物NiMnCoCuCrS
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的制备方法，包括以下步骤：1)将聚乙二醇与硫脲混合，加热，形成低共熔溶剂(DESs)；2)向DESs中加入Ni盐、Mn盐、Co盐、Cu盐和Cr盐，加热，形成均一溶液；3)将所得溶液转移至反应釜中，反应，得到高熵金属硫化物NiMnCoCuCrS
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。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所述聚乙二醇为聚乙二醇200或聚乙二醇300，聚乙二醇200或聚乙二醇300与硫脲的摩尔比为2:1。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤2)中，所述Ni盐、Mn盐、Co盐、Cu盐和Cr盐以等摩尔数加入；所述摩尔数为0～0.1mol，端点0不可取。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟红宇，李晓茵，张德瑞，陈静茹，白艳玲，孟艳芝，董艺发，
申请(专利权)人：齐鲁理工学院，
类型：发明
国别省市：