[發(fā)明專利]一種納米森林狀的V摻雜的Ni3

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811156337.6
• 申請日: 2018-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN109267089B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃劍鋒;劉倩倩;馮亮亮;曹麗云;楊丹;張曉
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C25B11/04
• 分類號(hào): C25B11/04;C25B11/03;C25B1/04
• 代理公司: 西安西達(dá)專利代理有限責(zé)任公司 61202
• 代理人: 劉華

一種納米森林狀的V摻雜的Ni₃S₂/NF自支撐電極，包括泡沫鎳基底、及生長在泡沫鎳基底表面的納米森林狀的V摻雜的Ni₃S₂包覆層。該自支撐電極的制備方法為：將清潔的泡沫鎳浸泡在含有氯化鎳、氯化釩、氟化銨、及尿素的前驅(qū)體溶液中，進(jìn)行第一次水熱反應(yīng)；將反應(yīng)后的泡沫鎳浸泡在硫代乙酰胺的水溶液中，120~160℃進(jìn)行第二次水熱反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間15~24h，得到納米森林狀的V摻雜的Ni₃S₂/NF自支撐電極。本發(fā)明的電極材料無需使用粘結(jié)劑，生成的電極材料在1M KOH溶液中同時(shí)具有OER和HER良好的催化活性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬電催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米森林狀的V摻雜的Ni₃S₂/NF自支撐電極及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，傳統(tǒng)化石能源的過度使用，加劇了環(huán)境污染及全球氣候變暖，迫使人們尋求一種新型可替代能源迫在眉睫。電催化裂解水可將由太陽能、風(fēng)能和水能等轉(zhuǎn)化而來的電能轉(zhuǎn)化為氫能，因此電解水技術(shù)被認(rèn)為是產(chǎn)生氫氣和氧氣的有效途徑之一。但是，在實(shí)際電解水的過程中需要克服較大的能壘，導(dǎo)致能源利用率低。目前，IrO₂、RuO₂和Pt分別被認(rèn)為是最有效的水分解OER和HER催化劑，但昂貴的價(jià)格和較少的儲(chǔ)量嚴(yán)重影響了該類材料的廣泛應(yīng)用。因此開發(fā)高活性、地殼儲(chǔ)量豐富的非貴金屬催化劑引起了人們的巨大關(guān)注。

近年來，出現(xiàn)了較多高活性的非貴金屬基催化劑，例如，高效的水裂解產(chǎn)氫催化劑NiCo₂S₄（Ma L, Hu Y, Chen R, et al. Self-assembled ultrathin NiCo₂S₄ nanoflakesgrown on Ni foam as high-performance flexible electrodes for hydrogenevolution reaction in alkaline solution[J]. Nano Energy, 2016, 24:139-147.）；及高效的水裂解產(chǎn)氧催化劑NiFe-OH@Ni₃S₂/NF（Zou X, Liu Y, Li G D, et al.Ultrafast Formation of Amorphous Bimetallic Hydroxide Films on 3D ConductiveSulfide Nanoarrays for Large-Current-Density Oxygen EvolutionElectrocatalysis.[J]. Advanced Materials, 2017, 29(22).）。雖然它們在酸性或堿性環(huán)境下能夠表現(xiàn)出優(yōu)異的HER或OER性能，但它們的產(chǎn)氫端與產(chǎn)氧端不匹配，在同一電解液中不能同時(shí)進(jìn)行。因此，合成在相同工作條件下既能產(chǎn)氫又能產(chǎn)氧的雙電催化劑仍是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種簡便、綠色、高效的方法，讓金屬硫化物在導(dǎo)電泡沫鎳表面上生成三維納米森林陣列結(jié)構(gòu)，反應(yīng)過程中，無需使用粘結(jié)劑，生成的電極材料在1M KOH溶液中同時(shí)具有OER和HER良好的催化活性。

（1）將泡沫鎳浸入丙酮溶液中超聲清洗5~20min、然后轉(zhuǎn)移至2~4mol/L的鹽酸中進(jìn)行超聲清洗5~20min，最后分別用乙醇與超純水交替沖洗2~3次，再在25~35℃下真空干燥10~14h；