[發(fā)明專利]一種3D多孔鈷錫鉬三金屬催化劑的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910945297.1
• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110560094B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發(fā)明（設計）人: 侯琳熙;何倩;劉夢穎;黃少唯;安航
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學
• 主分類號: B01J27/051
• 分類號: B01J27/051;B01J35/10;B01J37/03;C25B1/04;C25B11/06
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 饒文君;蔡學俊

本發(fā)明屬于無機納米材料制備技術(shù)領域，具體涉及一種3D多孔鈷錫鉬三金屬催化劑的制備方法。其是CoSn(OH)₆前驅(qū)體與四硫代鉬酸銨分散于水中，經(jīng)過水熱、煅燒反應制得所述3D多孔鈷錫鉬三金屬催化劑。該催化劑由二硫化鈷、二氧化錫和二硫化鉬組成的多孔立方體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明方法合成簡單、成本低、制備的3D多孔鈷錫鉬三金屬化合物將催化活性高的硫化物與導電性良好的氧化物結(jié)合，能夠發(fā)揮化合物間的協(xié)同效應，提高各方面的性能。將其作為酸性條件下催化電解水制備氫氣的電極材料，具有良好的應用前景。

技術(shù)領域

本發(fā)明屬于無機納米材料制備技術(shù)領域，具體涉及一種3D多孔鈷錫鉬三金屬催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

氫能是最有前途和最清潔的替代化石燃料的能源之一，因為它具有很高的能源密度，環(huán)境友好性和可再生性。其中，水電解制氫是一種較為方便的制氫方法，不會污染環(huán)境，并且得到的氫氣產(chǎn)品純度高。目前催化電解水制備氫氣最好的電催化劑是鉑和鉑基材料，但是高成本、資源稀缺、耐久性差，極大地阻礙了其廣泛應用。因此，尋找高效、低成本和儲量豐富的非貴金屬電催化劑成為當務之急。

作為典型的過渡金屬硫化物材料，MoS₂因其價格低廉、穩(wěn)定性高、催化性能好等特點被認為是電催化析氫（HER）中最有前景的催化劑之一。通過理論計算和實驗證實，MoS₂的HER活性主要存在于僅占MoS₂本體很小一部分的邊緣位置，這極大地限制了其電催化活性。此外，MoS₂導電性也限制了其電催化性能。增加MoS₂的本征活性和活性位點數(shù)目是提高MoS₂電催化效率的兩種有效途徑，構(gòu)建異質(zhì)結(jié)構(gòu)是一種有效的提高MoS₂電催化活性的方法。例如，在呂建國CN 201910480011 .7專利中涉及了一種鎳摻雜二硫化鉬電催化劑的制備，鎳的摻雜能夠提高材料的導電率，因此提高了其HER催化性能。但是該方法構(gòu)建的異質(zhì)結(jié)構(gòu)局限于僅僅引入了高導電性的物質(zhì)。此外，在朱敏、謝吉民CN 201810461343 .6、CN201711024065 .X專利中均構(gòu)建了不僅含有高導電性的組成而且還含有高催化活性的組成的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，但是其所合成的復合物主要是通過物理混合得到的，合成步驟繁瑣，并且需要外加的硫源。因此，通過適當?shù)暮铣煞椒ㄔO計材料的組成和形貌來提高材料的活性位點數(shù)目和導電性，從而有效改善催化劑的性能是當前研究的熱點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點，提供一種低成本、性能良好的3D多孔鈷錫鉬三金屬催化劑制備方法。其合成簡單、成本低且制備的3D多孔鈷錫鉬三金屬催化劑在酸性條件下?lián)碛袃?yōu)異的HER性能。所述的鈷錫鉬三金屬催化劑是二硫化鈷、二氧化錫和二硫化鉬組成的3D多孔結(jié)構(gòu)，其粒徑在200~250 nm；所述的鈷錫鉬三金屬催化劑內(nèi)部由顆粒堆積而成，顆粒大小為10~20 nm；外部由納米片纏繞覆蓋，納米片厚20~25 nm。

所述的3D多孔鈷錫鉬三金屬催化劑具有雙峰形狀的孔徑分布，孔徑分布在3~5 nm和10~20 nm；所述的3D多孔鈷錫鉬三金屬催化劑的比表面積為50~80 m² g^?1。

制備方法包括以下步驟：

1）將六水合氯化鈷、五水合氯化錫和二水合檸檬酸鈉溶于體積比為7:1的水醇溶液中，隨后逐滴加入的氫氧化鈉溶液，在室溫下攪拌0.5h進行共沉淀反應，離心，洗滌，真空干燥，得到立方CoSn(OH)₆前驅(qū)體；

2）將所得的CoSn(OH)₆前驅(qū)體與四硫代鉬酸銨按質(zhì)量比1：0.5~2混合后，分散于去離子水中，使溶質(zhì)濃度為2.5~5 g/L，溶劑熱反應一段時間后，離心，洗滌，真空干燥，得到干燥好的產(chǎn)物；

3）將步驟2）中得到的干燥好的產(chǎn)物在氮氣氛圍中，350 ℃~450 ℃的條件下保溫2h，即可得到所述的3D多孔鈷錫鉬三金屬催化劑。