[發明專利]一種電解水制氫用催化劑Co9S8/rGO及其制備方法

有效

• 申請號: 201810382511.2
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108588752B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 李保軍;閔照瑞;劉艷艷
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C25B11/06
• 分類號: C25B11/06;C25B1/04;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 張智偉

本發明屬于電解水制氫技術領域，公開一種電解水制氫用催化劑Co₉S₈/rGO及其制備方法。所述催化劑的分子式為Co₉S₈/rGO，結構為Co₉S₈納米片生長在rGO納米片上。制備步驟如下：將GO完全分散于丙酮中；將前驅體Co(TU)₄(NO₃)₂加入到GO的丙酮分散液中，之后35?40℃的水浴中進行攪拌，直至溶劑蒸發，制得Co(TU)₄(NO₃)₂/GO復合材料；將Co(TU)₄(NO₃)₂/GO復合材料、有機胺和有機磷在惰性氣氛保護下升溫至190?250℃熱解4?12 h，冷卻至室溫，然后分別用乙醇、正庚烷和氯仿進行離心洗滌處理，制得催化劑Co₉S₈/rGO。本發明采用前驅體在有機胺?有機磷體系中熱解的方法制備了Co₉S₈/rGO催化劑，所制備的Co₉S₈/rGO催化劑用于電解水制氫具有很高的活性。

技術領域

本發明屬于電解水制氫技術領域，具體涉及一種電解水制氫用催化劑Co₉S₈/rGO及其制備方法。

背景技術

隨著環境污染的加劇和化石燃料的不斷消耗，不斷促使研究者致力于發展高效、清潔和可再生能源。在各種可持續能源中，氫能，因其能量密度高、環境友好、來源豐富及可再生等特性，被認為是綠色能源，是未來取代傳統化石燃料的最有希望的清潔能源候選者之一。

電解水制氫技術被認為是可持續制氫的理想方法，氫析出反應（HER），作為電解水的一個重要過程，已經引起了研究者的廣泛關注，這就要求高效的電催化劑用于HER，以降低過電位，提高能量利用率。目前，在傳統貴金屬中，Pt基材料依然被認為是最有效的HER催化劑，但是其價格昂貴和儲量低限制了大規模的實際應用。

因此，研究開發廉價高效的非貴金屬催化劑是實現低成本電解水制氫的關鍵科學問題之一，也是目前該領域的研究熱點和重點。各種非貴金屬基HER電催化劑，包括過渡金屬硫化物、硒化物、磷化物、碳化物和氮化物等由于其具有高效的電催化性能而被廣泛研究，用以取代貴金屬催化劑。硫化鈷作為過渡金屬硫化物（TMS）材料的一種，由于其獨特的特性（如成本低、具有較高的電導率），已經在各種情況下表現出極好的電化學性能，被認為是一種有前景的電化學HER催化劑。石墨烯作為支撐材料的應用優勢已經得到證實，其原位生長的納米片可以與石墨烯表面形成強而穩定的界面接觸而沒有聚集，并且進一步增加了電催化活性位點，而且構成的sheet-on-sheet結構可以抑制石墨烯片和片材的聚集，從而改善催化性能。因此，把硫化鈷通過各種方法復合在具有超高比表面積的石墨烯表面有望達到理想的催化效果。

發明內容

針對上述現有技術的缺陷與不足，本發明的目的在于提供一種電解水制氫用催化劑Co₉S₈/rGO及其制備方法。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案如下：

一種電解水制氫用催化劑，所述催化劑的分子式為Co₉S₈/rGO（即Co₉S₈與rGO的復合材料），結構為Co₉S₈ 納米片生長在rGO（還原氧化石墨烯）納米片上。

所述電解水制氫用催化劑的制備方法，步驟如下：

（1）、將丙酮置于冰水浴中，然后攪拌下，將GO完全分散于丙酮中，獲得GO的丙酮分散液；