[發明專利]一種雙殼層的Fe2O3/NiS納米復合材料的制備

在審

• 申請號: 201811336599.0
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109161924A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 曲玉寧;魏丹;謝慧娟;倪夢婷;胡炫
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: C25B11/06
• 分類號: C25B11/06;C25B1/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種雙殼層的Fe₂O₃/NiS納米復合材料的制備，具體的步驟包括：首先以氯化鐵為鐵鹽，采用溶劑熱法制備Fe₂O₃納米粒子；接著以Fe₂O₃為載體，鎳鹽金屬鹽，采用水熱法制備Fe₂O₃@Ni(OH)₂核殼材料，然后以硫化鈉為硫源水熱法制備雙殼層的Fe₂O₃/NiS納米復合材料。制備方法簡單，易操作，在析氫性能方面具有良好的性能。

技術領域

本發明涉及一種雙殼層的Fe₂O₃/NiS納米復合材料的制備，具體涉及采用三步普適水熱法制備Fe₂O₃/NiS納米復合材料。

背景技術

隨著有限化石燃料的大量使用，能源危機和環境污染日益加劇，可再生能源和各種新能源的開發已經受到各個國家的高度重視，而氫能作為未來替代化石燃料的理想綠色能源之一，具有來源豐富、可再生及可儲存的優點，被視為最為理想的能源載體。然而盡管氫元素是地球上含量最豐富的元素，但并不是以游離的H₂分子形式存在，因此發展有效且可持續的制氫技術是推動氫能發展的重要研究內容。在當前眾多的制氫技術中電解水析氫反應(HER)對于解決能源危機以及環境問題有極大的價值。電解水制氫過程中，獲得氫氣的主要反應就是析氫反應，由于析氫反應的發展很大程度上受到其催化劑性能的影響，所以析氫的發展也可以近似看作析氫催化劑的發展。目前析氫反應最有效的催化劑是貴金屬鉑，但昂貴的價格和較差的穩定性使其不能作為大規模工業化生產的電解水制氫催化材料，所以研究出產量豐富且廉價的高活性催化劑仍然是一個挑戰。近年來，研究人員一直在研究過渡金屬硫化物的電催化性能，包括但不限于以下這些材料：二硫化鉬(MoS₂)，二硫化鐵(FeS₂)，二硫化鈷(CoS₂)和二硫化鎳(NiS₂)。同時近幾年興起的納米材料的合成也讓研究人員找到了新的方向，納米結構材料具備更大的比表面積和更高的表面活性位點密度，通過合成納米材料得到的HER催化劑表現出了更高的催化活性，關于納米材料的研究將會極大推進析氫催化劑的發展。專利CN106328930A公開了一種高容量銼離子電池負極材料。a-Fe₂O₃的制備方法，其步驟如下：(1)將FeCl₃溶液和乙二醇在室溫下攪拌，均勻混合，得到溶液A；(2)將NaOH溶液及去離子水加入溶液A中，攪拌，得到溶液B；(3)在溶液B中加入十二烷基苯磺酸鈉，得到溶液C；(4)將溶液C轉入高壓釜中，在200-250℃、5-6MPa的條件下反應20-30h，將所得產物FeOOH離心分離、真空干燥，熱處理，得到高容量鋰離子電池負極材料a-Fe₂O₃。專利CN107746081A公開了一種二維納米片形態。a--Fe₂O₃材料的制備方法，該制備方法是將六水合三氯化鐵放置于氧化鋁柑鍋內，然后放入裝有剛玉管的管式爐中，經密封后通入惰性氣體，并在惰性氣體下保護下升溫至380-450℃，保持8-24小時，然后冷卻至室溫，再經去離子水洗滌、干燥后，得到二維納米片形態a-Fe₂O₃材料。與現有技術相比，本發明用六水合三氯化鐵試劑在惰性氣氛保護下熱分解氧化反應制備二維納米片形態a-Fe₂O₃材料，所使用的試劑價格低廉，制備過程更簡便，可實現規模化制備，且得到的三氧化二鐵形貌為二維納米片。專利CN106953093A本發明公開了一種利用膠體核殼結構a-Fe₂O₃材料制備鋰離子電池陽極的方法，屬于鋰離子電池陽極的制備技術領域。本發明的技術方案要點為：以甘氨酸作為結構導向劑，使用水、乙醇混合溶劑熱法制備出膠體核殼結構a-Fe₂O₃材料；將活性物質a-Fe₂O₃材料、乙炔黑和聚偏氟乙烯混合均勻，再加入N一甲基毗咯烷酮調制成漿料，使用涂膜儀將漿料均勻鋪于銅箔上，于120℃真空干燥12h，切片得到鋰離子電池陽極。本發明制得的鋰離子電池陽極具有比容量大、無毒、來源廣泛和成本低廉等特點，因此具有重要的潛在實用價值。專利CN105329951A公開了一種a-Fe₂O₃納米管的制備方法。制備包括以下步驟：(1)將以NH₄、H₂P₄和FeCl₃的混合水溶液充分攪拌；(2)220℃下水熱處理48h，反應結束后將沉淀離心分離；(3)依次用去離子水、乙醇清洗；(4)在80℃下真空干燥，即得到a-Fe₂O₃單晶納米管。本發明所述一種a-Fe₂O₃納米管的制備方法制備出的產物具有一維結構形式、高比表面積，具有較高的光電轉化效率和光催化性能。專利CN105289692A公開了一種g-C₃N₄/Fe₂O₃復合材料及其制備方法和應用，屬于材料制備及含能材料領域。該復合材料是由質量比為95∶5-50∶50的g-C₃N₄和納米Fe₂O₃復合而成，制備步驟如下：將納米Fe₂O₃置于乙醇溶液中超聲分散，然后加入g-C₃N₄繼續超聲分散，超聲過程中不斷攪拌，完成后在瑪瑙研缽中慢慢研磨至物體呈糊狀放入真空烘箱中烘干，在管式爐中焙燒得g-C₃N₄/Fe₂O₃復合材料。本發明制備出的g-C₃N₄/Fe₂O₃復合材料對高氯酸銨(AP)的熱分解表現出良好的催化效果，拓寬了石墨相氮化碳的應用領域；本發明的制備工藝簡單，耗時短，制備效率高，適合工業化大規模生產，在含能材料領域具有廣闊的應用前景。