一种花瓣状具有线位错的CoNi2S4纳米片电极材料及其制备方法技术

技术编号：40200940 阅读：18 留言：0更新日期：2024-01-27 00:06

本发明专利技术公开了一种花瓣状具有线位错的CoNi<subgt;2</subgt;S<subgt;4</subgt;纳米片电极材料及其制备方法，利用液相低熔点共熔物在碳布上生长花瓣状具有线位错的CoNi<subgt;2</subgt;S<subgt;4</subgt;纳米片，采用NiCl<subgt;2</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O、CoCl<subgt;2</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O和硫脲得到均匀的液体前驱体分解，得到花瓣状具有线位错的CoNi<subgt;2</subgt;S<subgt;4</subgt;纳米片电极材料。所得纳米片具有高的活性位点、高稳定性、良好的导电性，有利于电子的快速传输。该复合电极制备工艺简单，成本低。用于电催化全解水制氢、制氧、电催化全解海水制氢和制氧、电催化生物质选择性氧化制备精细化学品，电催化氧化处理有机废水及降解有机染料等方面，都表现出优异的电催化活性和稳定性。

全部详细技术资料下载

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电催化电极材料领域，涉及一种电催化电极材料及其制备方法，具体地说，是涉及一种高性能电催化花瓣状具有线位错的coni2s4纳米片电极材料及其制备方法。

技术介绍

1、氢能作为一种很有前景的可再生能源，具有能量密度高、无污染、储量丰富等优点，可替代化石能源。电解水裂解制氢技术被认为是制备高纯度氢燃料的一种可行方法，引起了广泛关注。在水电解过程中，由于过电位大，通常需要电催化剂来促进析氢反应(her)和析氧反应(oer)。目前，贵金属pt具有较高的析氢性能，贵金属ru和ir具有很高的析氧活性。但高昂的成本和有限的地球储量限制了它们的广泛商业应用。因此，迫切需要设计和开发新的低成本、高效率的催化剂，以降低过电位，提高能量转换效率。

2、目前，过渡金属催化剂已被广泛报道用于淡水中的水分解。然而，由于全球短缺，特别是在沿海干旱地区和岛屿，大规模淡水分离将不可避免地成为一个重大问题。海水占世界水资源的96.5％以上，几乎是水电解的无限电解质来源。直接海水电解，特别是在一些沿海干旱地区，可以解决淡水供应有限和淡水需求高的严重问题。海水电解的主要问题是氯阴离子的氧化，包括在碱性介质中产生次氯酸盐(clo-)和在酸性电解质中的析氯反应(cer)，这两种反应都会干扰oer。在优异的海水分解电催化剂中应该存在以下特征：i)优异的全解水分解活性；ii)大的活性表面积和更多暴露的活性位点；iii)良好的电化学稳定性和高导电性；iv)对氯阴离子具有很强的耐腐蚀性。

3、过渡金属二硫族化合物(tmds)由于其独特的结构、性

4、基于上述原因，如何找到一种工艺简单，能大规模制备出高稳定性、高导电性、具有丰富电催化活性位点及耐腐蚀性的coni2s4纳米片的自支撑电极材料，则是本专利技术所要解决的主要问题。

技术实现思路

1、本专利技术针对现有制备coni2s4电极材料的稳定性差、和导电性差，工艺复杂，难以制备高活性位点的coni2s4纳米片的技术问题，提供一种花瓣状具有线位错的coni2s4纳米片电极材料及其制备方法。该方法采用液相低熔点共熔物在碳布上生长花瓣状具有线位错的coni2s4纳米片，所得纳米片具有高的活性位点、高稳定性、良好的导电性，有利于电子的快速传输，本专利技术采用以下技术方案予以实现：

2、一种花瓣状具有线位错的coni2s4纳米片电极材料及其制备方法，其特征在于，所述电极材料是由液相低熔点共熔物在碳布上生长花瓣状具有线位错的coni2s4纳米片，所得纳米片具有高的活性位点、高稳定性、良好的导电性，有利于电子的快速传输，所述电极材料对模拟碱性海水表现出优异的电催化活性，制备方法具体包括下述步骤：

3、(1)0.01～0.5mol nicl2·6h2o、0.01～0.5mol cocl2·6h2o和0.005～0.5mol硫脲充分混合，并置于60～140℃的油浴中，搅拌0.5～1h,得到均匀的液体；

4、(2)将1～10块1～5cm*1～5cm的碳布垂直放置在支架上置于聚四氟乙烯内胆中，将步骤(1)得到的液体缓慢倒入聚四氟乙烯内胆中，将不锈钢高压釜密封，置于烘箱中，在120～220℃下加热3～18h。冷却至室温后，将负载有反应物的碳布取出，分别用去离子水和乙醇洗涤三次，并在40～60℃下干燥，得到花瓣状具有线位错的coni2s4纳米片电极材料。

5、本专利技术的优点在于：1)所述制备方法成本低；花瓣状纳米片结构有助于电解质的渗透和产生的气体的释放，以加快电催化过程。2)花瓣状纳米片的粗糙表面使更有效的活性位点得以暴露。coni2s4/碳布(coni2s4/cc)的超薄纳米片是褶皱和弯曲的，这促进了电解质的相互作用，从而提高了活性位点的使用效率。同时，超薄纳米片具有大量的线位错，有利于增加活性位点。3)在不使用粘合剂的情况下，coni2s4/碳布在碳布上的直接支撑为电极提供了低接触电阻和her和oer电解中的有效电荷转移，增加电极的稳定性。4)设计的低熔点共熔物组成可以改善其结构和电化学性能，这有利于coni2s4纳米片的协同效应。5)带负电荷的硫酸盐层可以使cl-阴离子远离电催化剂的界面，提高了其耐海水的腐蚀性。用于电催化全解水制氢、制氧、电催化全解海水制氢和制氧、电催化生物质选择性氧化制备精细化学品，电催化氧化处理有机废水及降解有机染料等方面，都表现出优异的电催化活性和稳定性。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种花瓣状具有线位错的CoNi2S4纳米片电极材料及其制备方法，其特征在于，所述电极材料是由液相低熔点共熔物在碳布上生长的花瓣状具有线位错的CoNi2S4纳米片，所得纳米片具有高的活性位点、高稳定性、良好的导电性，有利于电子的快速传输，所述电极材料对模拟碱性海水表现出优异的电催化活性，制备方法具体包括下述步骤：

【技术特征摘要】

1.一种花瓣状具有线位错的coni2s4纳米片电极材料及其制备方法，其特征在于，所述电极材料是由液相低熔点共熔物在碳布上生长的花瓣状具有线位错的coni2s4...

【专利技术属性】
技术研发人员：王德宝，苏晓迪，杜江，宋彩霞，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人