一种基于镍箔的非金属两相掺杂碱性全解水双功能异质结电催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种基于镍箔的非金属两相掺杂碱性全解水双功能异质结电催化剂及其制备方法和应用，属于新能源技术以及电催化材料应用领域，所述电催化剂为三维多孔纳米球枝节，其化学式为NiS<subgt;x</subgt;/S‑NiFeOOH，本发明专利技术制备方法是将Ni和Fe对应的过渡态金属硝酸盐溶解于去离子水中，再与溶有硫化钠的水溶液混合作为电解液，然后将提前处理好的镍箔作为阳极进行电沉积，再以此作为阳极在含有硫源和镍前驱体的溶液中电沉积而制得。本发明专利技术解决了电解水过程中两极反应在活性位点的竞争性吸附问题，大大提高了催化效率。同时该材料兼具低成本的优势及优异的碱性析氧/析氢电催化活性，有望应用于工业化大规模电解水制氢中，具有一定的现实意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一种新型电催化剂材料及其制备方法，属于新能源技术以及电催化材料应用领域，涉及一种由非金属两相共掺杂构成的异质结构碱性全解水反应的低成本电催化剂材料及其制备方法，特别涉及一种用于碱性全解水反应的非金属两相共掺杂的异质结构的低成本电催化剂材料及其制备方法。

技术介绍

1、电催化制氢是利用催化剂通过电化学反应促进水的裂解获得氢气，是一种绿色、可持续的氢气生产方法。相比传统的化石燃料产氢方式，如煤气化或蒸汽重整等，电催化制氢具有更低的碳排放和环境友好的特点。此外，电催化制氢可以利用可再生能源，如风能、太阳能等，实现氢气的可持续生产，有望成为未来清洁能源体系的重要组成部分。

2、在电催化制氢过程中，催化剂应具备高的活性和稳定性，以促进反应速率，提高氢气的产率。电催化水分解反应主要包括阴极析氢和阳极析氧两个反应。对析氢反应而言，氢离子的析出需要克服水分子的极性和氧化还原电位的限制，且需要高能量的活性位点来催化氢气的析出。而析氧反应更是由于其四电子转移过程而具有缓慢的动力学，限制了其反应速率。因此，需要设计能够克服反应能垒的催化剂。近年来，许多研究本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于镍箔的非金属两相掺杂碱性全解水双功能异质结电催化剂，其特征在于，所述电催化剂为过渡金属基硫化物与硫-氢氧化物组成的异质结构，所述催化剂表现为三维多孔纳米球枝节结构，所述催化剂描述为NiSx/S-NiFeOOH，Ni和Fe比例为1.25：1。

2.根据权利要求1所述的基于镍箔的非金属两相掺杂碱性全解水双功能异质结电催化剂，其特征在于，所述催化剂的析氧活性在pH＝13.8的碱性介质中达到10mA/cm2催化电流密度所需的过电势范围为180～230mV；催化电流密度所需的电压范围为1.50～1.57V。

3.根据权利要求1所述的基于镍箔的非金属两相掺杂碱性全...

【技术特征摘要】

1.一种基于镍箔的非金属两相掺杂碱性全解水双功能异质结电催化剂，其特征在于，所述电催化剂为过渡金属基硫化物与硫-氢氧化物组成的异质结构，所述催化剂表现为三维多孔纳米球枝节结构，所述催化剂描述为nisx/s-nifeooh，ni和fe比例为1.25：1。

2.根据权利要求1所述的基于镍箔的非金属两相掺杂碱性全解水双功能异质结电催化剂，其特征在于，所述催化剂的析氧活性在ph＝13.8的碱性介质中达到10ma/cm2催化电流密度所需的过电势范围为180～230mv；催化电流密度所需的电压范围为1.50～1.57v。

3.根据权利要求1所述的基于镍箔的非金属两相掺杂碱性全解水双功能异质结电催化剂，其特征在于，所述催化剂的析氢活性在同样条件下达到-10ma/cm2催化电流密度所需的过电势范围为70～120mv。

4.根据权利要求1所述的基于镍箔的非金属两相掺杂碱性全解水双功能异质结电催化剂，其特征在于，所述催化剂在两电极体系测试中20ma/cm2电流密度条件下稳定运行时间超过50小时。

5.权利要求1-4任一项所述的基于镍箔的非金属两相掺杂碱性全解水双功能异质结电催化剂的制备方法，步骤如下：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓丹，何晗，张奇星，王忠科，赵颖，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：