[發明專利]一種分級結構的二硫化鎳納米球材料、制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201910344023.7
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN111115718A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 韓曉鵬;史向凱;凌笑飛;胡文彬;鄧意達;鐘澄
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C01G53/11
• 分類號: C01G53/11
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發明公開一種分級結構的二硫化鎳納米球材料、制備方法及其應用，通過一步水熱法直接制備而成，無任何其他繁瑣操作步驟，所述材料由純二硫化鎳組成，并且呈球狀，由納米片堆積而成，粒徑為200?700nm，在10mA/cm²的電流密度下，氧析出過電位較貴金屬氧化物低，為230mV?300mV，并且在電解水中既有低的過電位，為200mv?350mv,又有較高的穩定性，30?40小時即時電位的測試后，電位僅僅增加了3％?10％。本發明操作簡單，成本低廉，符合綠色化學的要求，適合宏量制備。

技術領域

本發明涉及一種工藝簡單、高效的電解水納米材料的制備方法和應用，具體涉及一種分級結構的二硫化鎳納米球材料、制備方法和應用。

背景技術

當今社會面臨的一個主要問題是環境污染，造成這種現象的一個主要原因是化石燃料的燃燒，因此，尋找一種可替代的清潔能源是目前的主要研究方向。電解水制氫就是其中一種途徑，既可以獲得無污染、可持續的氫能，又可以生產可利用的高純氧氣。但是由于該過程存在過電位較高、電解效率低的缺點，嚴重限制其被廣泛應用。加入催化劑可以有效的解決這一難題，目前為止，釕(銥)基材料是和鉑基材料是析氧反應(OER)與析氫反應(HER)公認的最好的催化劑材料。但是由于其價格昂貴，并不能被廣泛應用，因此，探究高效，低廉的催化劑材料是發展電解水技術必不可少的環節。

過渡金屬硫化物由于其儲量豐富、價格低廉并且在催化過程中展現出較高的活性，受到科學家們的青睞。鎳硫化合物就是其中一種，例如，Tianxing Wu等人制備出了一種NiS₂納米膜，氧析出過電位為285mV(Wu Tianxing,Zhu xiaoguang,et al.Vapor-phasehydrothermal growth of single crystalline NiS₂ nanostructure film on carbonfiber cloth for electrocatalytic oxidation of alcohols to ketones andsimultaneous H₂ evolution[J].Nano Research,2017,11:1004-1017)，Wei Dai等人制備了一種NiS納米顆粒，氧析出電位為354mV(Dai wei,Pan Ye,et al.NanocrystallineNiSparticles synthesized by mechanical alloying as a promising oxygen evolutionelectrocatalyst[J].Materials Letters,2018,218:115-118)。由于Ni、S的價態較多，合成純相的NiS_x比較困難。另一方面，目前制備的鎳硫化合物的粒徑大多為微米及以上，很少能控制到納米級別，為了使材料有更好的催化活性，學者們致力于研究顆粒尺寸更小(微米乃至納米級別)并且具有多層次結構的材料，來增大材料的表面積，暴露出更多的活性位點，加快反應的動力學，使能量得到有效的利用。因此，如何制備純相的NiS_x以及控制其尺寸與形貌是降低電解水過電位的關鍵所在。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種分級結構的二硫化鎳納米球材料及其制備方法和應用，制備方案操作簡單，成本低廉，符合綠色化學的要求，適合宏量制備。通過此方法制備的納米球由純的二硫化鎳組成，并且由納米片堆積而成，粒徑為200—700nm。

本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現。

一種分級結構的二硫化鎳納米球材料，由純NiS₂物相組成，粒徑尺寸為200-700nm，每個二硫化鎳納米球由大量的二硫化鎳納米片堆積而成。

而且，粒徑尺寸為300—600nm。